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UNIVERSIDADE TUIUTI DO PARANÁ
FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
RENAN VILMAR DIAS DE PAULA
WILLIAN FERNANDO COSTA FERREIRA
CARACTERIZAÇÃO E ADESIVIDADE DE
AGREGADOS GRAÚDOS DA REGIÃO DA RODOVIA
DOS MINÉRIOS PARA MISTURAS ASFÁLTICAS
USINADAS A QUENTE
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
CURITIBA
2017
RENAN VILMAR DIAS DE PAULA
WILLIAN FERNANDO COSTA FERREIRA
CARACTERIZAÇÃO E ADESIVIDADE DE
AGREGADOS GRAÚDOS DA REGIÃO DA RODOVIA
DOS MINÉRIOS PARA MISTURAS ASFÁLTICAS
USINADAS A QUENTE
Trabalho de Conclusão de Curso de
graduação apresentado à Disciplina de Trabalho
de Conclusão de Curso, do Curso Superior de
Engenharia Civil, da Universidade Tuiuti do
Paraná, como requisito avaliativo para obtenção
do título de Engenheiro.
Orientador: Prof. Me. Amauri Casarin Junior
CURITIBA
2017
RESUMO
O trabalho tem por objetivo geral a análise de caracterização de agregados
graúdos da região da Rodovia dos Minérios (PR-092), de granulometria
apropriada para misturas betuminosas usinadas a quente, e suas
propriedades adesivas com os cimentos asfálticos. Para alcançar tal objetivo,
primeiramente foi realizada a análise das amostras de agregados de cinco
minas diferentes, a fim de se obter as seguintes propriedades: índice de
forma, desgaste por abrasão e durabilidade em solução de sulfato. Em
seguida, fez-se o acompanhamento dos ensaios e a obtenção das
especificações dos seguintes cimentos asfálticos: CAP 30/45, CAP 50/70 e
Asfalto Modificado com Borracha de Pneu. Foram realizados ensaios de
adesividade agregado graúdo-ligante em combinação, com baixo ou nenhum
teor de aditivo melhorador. Após uma análise visual, as amostras foram
qualificadas conforme o grau de interação a fim de se obter, por conseguinte,
as combinações mais viáveis tecnicamente. Por fim, os resultados dos
agregados foram comparados, e sua características foram discutidas. Todos
os ensaios foram realizados em laboratório, e de acordo com as normas
vigentes do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT).
Palavras-chave: Agregados. Cimentos Asfálticos. Misturas Asfálticas.
Adesividade
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 2
1.1. GENERALIDADES............................................................................................. 3
1.2. OBJETIVOS ....................................................................................................... 5
1.2.1. Objetivo Geral ............................................................................................. 5
1.2.2. Objetivos Específicos .................................................................................. 5
2. REFERENCIAL TEÓRICO .................................................................................... 7
2.1. HISTÓRICO RODOVIÁRIO ............................................................................... 7
2.1.1. Panorama Geral.......................................................................................... 7
2.1.2. Panorama Nacional .................................................................................... 7
2.2. PAVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA .......................................................................... 8
2.3. PRINCIPAIS MISTURAS BETUMINOSAS A QUENTE ................................... 11
2.3.1. Concreto Betuminoso Usinado à Quente .................................................. 13
2.3.2. Pré Misturado a Quente (PMQ) ................................................................ 14
2.3.3. Camada Porosa de Atrito (CPA) ............................................................... 15
2.3.4. Stone Matrix Asphalt (SMA) ...................................................................... 16
2.3.5. Gap Graded e Open Graded .................................................................... 17
2.4. PRINCIPAIS INSUMOS PARA PAVIMENTAÇÃO ........................................... 17
2.5. MATERIAIS BETUMINOSOS .......................................................................... 18
2.5.1. Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP) ........................................................ 19
2.5.2. Asfalto Diluído de Petróleo (ADP) ............................................................. 22
2.5.3. Emulsão Asfáltica de Petróleo (EAP) ........................................................ 23
2.5.4. Asfalto Borracha ....................................................................................... 24
2.6. ENSAIOS DOS LIGANTES ASFÁLTICOS ...................................................... 25
2.6.1. Ensaios de Cimentos Asfálticos ................................................................ 25
2.7. MATERIAIS PÉTREOS .................................................................................... 30
2.7.1. Rochas de Origem e suas Propriedades .................................................. 31
2.7.2. Conceitos Tecnológicos dos Agregados ................................................... 33
2.8. ENSAIOS DE AGREGADOS GRAÚDOS ........................................................ 33
2.8.1. Ensaio de Desgaste por Abrasão “Los Angeles” ...................................... 34
2.8.2. Índice de forma ......................................................................................... 35
2.8.3. Ensaio de Absorção .................................................................................. 35
2.8.4. Ensaio de Durabilidade em Solução de Sulfato ........................................ 36
2.8.5 Ensaio de Adesividade .............................................................................. 36
2.8.6 Resistência ao Choque e Esmagamento ................................................... 38
3. MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................... 39
3.1. LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ......................................................... 40
3.2. CARACTERIZAÇÃO GEOLÓGICA REGIONAL .............................................. 42
3.3. PEDREIRAS SELECIONADAS ....................................................................... 43
3.4. MATERIAIS ...................................................................................................... 44
3.4.1. Agregados Graúdos .................................................................................. 44
3.4.2. Coleta e Redução das Amostras .............................................................. 44
3.4.3. Secagem e Peneiramento das Amostras .................................................. 45
3.4.4. Ensaio de Índice de Forma ....................................................................... 45
3.4.5. Ensaio de Abrasão “Los Angeles”............................................................. 46
3.4.6. Ensaio de Durabilidade ............................................................................. 46
3.4.7. Cimentos Asfálticos .................................................................................. 47
3.4.8. Ensaio de Adesividade ............................................................................. 47
3.5. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS ...................................................................... 48
3.6. MÉTODOS ....................................................................................................... 51
3.6.1. Agregados Graúdos .................................................................................. 51
3.6.2. Caracterização dos Cimentos Asfálticos ................................................... 54
3.6.3. Ensaios de Adesividade ............................................................................ 55
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................ 56
4.1. CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS ....................................................... 56
4.2. VERIFICAÇÃO DOS CIMENTOS ASFÁLTICOS ............................................. 62
4.3. ENSAIOS DE ADESIVIDADE .......................................................................... 64
4.3.1 Imagens das Amostras de Adesividade ..................................................... 66
5. CONCLUSÃO ...................................................................................................... 69
REFERÊNCIAS ............................................................................................................. 70
ANEXO 1: CERTIFICADOS DE ESPECIFICAÇÃO DOS CIMENTOS ASFÁLTICOS .. 75
2
1. INTRODUÇÃO
Uma das principais metas de projetos e pesquisas tecnológicas, em
qualquer área de atuação, tem sido o chamado desenvolvimento sustentável. O
número de instituições que estudam materiais que agreguem valor aos seus
produtos, tanto técnica quanto ambientalmente, tem crescido a cada ano. E para
o setor de obras públicas não é diferente, visto que uma grande construção afeta
diretamente seus arredores, além dos recursos financeiros para sua execução.
Conscientes disso, os escritórios de projetos e construtoras do ramo
de rodovias verificaram na borracha de pneus inservíveis (inúteis para seu uso
em veículos) uma boa oportunidade, e investiram pesado para sua incorporação
em ligantes e misturas asfálticas. Os resultados de muitos desses estudos foram
satisfatórios nos quesitos de resistência e durabilidade, e levaram à utilização
crescente dos pneus, antes lançados na natureza, como uma tecnologia com
qualidade e aliada do meio ambiente.
Porém, não só as questões de resistência mecânica são importantes
na obtenção de misturas asfálticas, pois é sabido que o tráfego e o clima
promovem outros eventos físicos e químicos ao qual o pavimento será
submetido. São exemplos o envelhecimento pela oxidação, a abrasividade, a
rugosidade e a adesividade entre agregados e ligante asfáltico.
Sendo assim, o presente trabalho tem por objetivo a análise
qualitativa da interação entre agregados graúdos, representados principalmente
pelas pedras britadas, e os cimentos asfálticos mais comuns na produção de
misturas usinadas a quente. As britas estudadas pertencem às pedreiras mais
próximas do trecho a ser duplicado da PR-092, conhecida por Rodovia dos
Minérios, entre os municípios de Curitiba e Almirante Tamandaré.
3
1.1. GENERALIDADES
Conforme apresenta Balbo (2007, p.16), “construir vias de transporte
é uma preocupação e atividade de remotas civilizações, gerada por razões de
ordem econômica, de integração regional e de cunho militar”. A geomorfologia
natural entre origem e destino das viagens realizadas sempre interferiu na
segurança, conforto e desempenho logísticos das nações mais antigas.
Com isso, no Egito Antigo, verificou-se a importância de se aplicar
uma infraestrutura sobre os caminhos mais estratégicos. Desde então, século
após século, foram surgindo diversos modais de transporte. Entre estes, está o
modal rodoviário.
As primeiras estradas brasileiras, com devida infraestrutura a veículos
sobre rodas e motorizados, foram concebidas no início do século XX. No século
seguinte, o Brasil se tornaria um dos países mais dependentes do modal
rodoviário. Conforme o último Relatório Gerencial da CNT – Conferência
Nacional do Transporte, “na matriz do transporte de cargas, possui a maior
participação (61,1%). Na matriz do transporte de passageiros, o modal
predomina com 95% de participação”, CNT (2016, p. 15).
No mesmo caminho, tem-se o aumento considerável da frota de
veículos que utilizam as rodovias, que de acordo com a CNT (2016, p.16)
ascendeu 110,4% nos últimos dez anos, enquanto para este mesmo período as
rodovias pavimentadas no território nacional cresceram em 12%.
Além do aspecto da quantidade, o Brasil tem ocupado a 111ª posição
no ranking da qualidade das rodovias, posição inferior a outros países da
América do Sul, como Chile e Argentina (CNT, 2016, p.16). Logo, é sabido que
questões como tráfego intenso de veículos pesados e poucos investimentos em
infraestrutura de transportes são a causa dos baixos índices de qualidade das
estradas brasileiras.
O setor da agricultura tem necessitado diretamente das rodovias para
transporte de insumos e escoamento de sua produção aos mercados interno e
externo. No Estado do Mato Grosso, atual líder nacional neste setor, a projeção
4
da safra para 2017 é de quase 56 milhões de toneladas (CONAB, 2016).
No entanto, a rodovia BR-163, que liga o Mato Grosso aos portos do
Estado do Pará, possui vários trechos não pavimentados (DNIT, 2017),
dificultando o tráfego nas épocas mais chuvosas na região. Estradas sem
camada asfáltica ou em mau estado de conservação afetam a eficiência do
transporte, que altera a lucratividade sobre os produtos comercializados e, por
fim, reflete na renda dos produtores agrícolas (IPEA, 2010, p.1).
Segundo Martins et al. apud BID (2013), o BID – Banco
Interamericano de Desenvolvimento (2008) comprovou em uma pesquisa o
efeito “dominó” da infraestrutura logística sobre a economia, que contabilizou
gastos de 7% do valor das exportações com frete na América Latina, frente aos
3,7% gastos pelos Estados Unidos. O resultado é a redução do grau de
competitividade econômica.
A principal solução estrutural de pavimentação utilizada no Brasil é o
pavimento asfáltico, que compreende cerca de 97% das rodovias pavimentadas
do território nacional (CERATTI... et al., 2011, p.51). Segundo o IPEA – Instituto
de Pesquisa Econômica e Aplicada (2010, p.8), em geral, as vias asfálticas
possuem custo de execução inferior à solução de pavimento de concreto, porém
sofrem muito com as deformações devido ao clima e ao peso dos veículos.
Além disso, a seleção dos materiais adequados para a pavimentação
é outro ponto importante, principalmente no que tange a previsão das
manifestações patológicas prováveis, manutenções periódicas e vida útil efetiva.
Agregados com baixa resistência ou ligantes asfálticos com baixa viscosidade
certamente aumentam as possibilidades de defeitos precoces.
Observada a predominância das misturas asfálticas como principal
insumo, e sua preferência para um orçamento mais econômico aos investidores
públicos e privados, cabe aos engenheiros envolvidos o domínio dos principais
materiais utilizados e das tecnologias mais recentes de construção rodoviária.
O presente trabalho tem como metas analisar as principais
características físico-químicas de amostras de agregados graúdos, obtidos em
5
pedreiras próximas à Rodovia PR-092, entre Curitiba e Almirante Tamandaré. O
trecho em estudo tem previsão de duplicação para julho de 2017 (SEIL, 2017).
Também pretendem-se comparar os fatores de interação entre os
agregados abordados e três diferentes ligantes asfálticos mais comuns em
misturas betuminosas à quente, cimentos estes definidos pelas normas do DNIT
– Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes.
Os resultados deste estudo visam somar-se a outros trabalhos e
pesquisas que buscam propagar a importância do controle tecnológico em
revestimentos asfálticos, bem como auxiliar os profissionais a respeito da
importância do planejamento e execução de estradas com materiais
devidamente selecionados e que atendam à demanda logística local.
1.2. OBJETIVOS
1.2.1. Objetivo Geral
Analisar, por meio de ensaios de laboratório, amostras de agregados
graúdos, obtidas nas pedreiras próximas da Rodovia PR-092, em Almirante
Tamandaré, e suas interações quanto à adesividade com três diferentes
cimentos asfálticos, sendo todos os procedimentos regidos pelas normas do
DNIT (Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes).
1.2.2. Objetivos Específicos
✓ Coletar amostras de pedras tipo britada nº 1 de pedreiras localizadas nos
municípios de Almirante Tamandaré e Rio Branco do Sul, e com fácil acesso
a um dos trechos a serem duplicados da Rodovia dos Minérios (PR-092),
para execução do revestimento asfáltico;
✓ Realizar com as amostras de agregados coletadas ensaios de índice de
forma, desgaste por abrasão Los Angeles, e durabilidade por emprego em
solução de sulfato de sódio, conforme as normas vigentes do extinto DNER
e do DNIT;
6
✓ Acompanhar os ensaios de laboratório das amostras dos cimentos asfálticos
CAP 30/45, CAP 50/70 e Asfalto Modificado por pó de pneus inservíveis,
produzidos em Curitiba, segundo os requisitos da DNIT 095/2006-EM;
✓ Realizar ensaios de adesividade entre estes, seguindo a norma DNER-ME
078/1994, de forma combinatória, a fim de observar e classificar o grau de
interação entre agregados e ligantes diferentes;
✓ Comparar os resultados de caracterização dos agregados obtidos entre si, e
discutir quais os mais e menos indicados para utilização na duplicação da
Rodovia dos Minérios;
7
2. REFERENCIAL TEÓRICO
2.1. HISTÓRICO RODOVIÁRIO
2.1.1. Panorama Geral
À medida que o homem teve que se deslocar de um lugar a outro com
mais frequência, fez-se necessária a abertura de estradas para facilitar seu
modo vida em meio a sua organização na sociedade em que habitava. Além da
região asiática e do Egito, o império Romano contribuiu com a realização de
grandes estradas para a sua época, a fim de chegar a portos comerciais,
travessias de montanhas e campos estratégicos.
Atualmente, o modal rodoviário é relevante aos sistemas de transportes,
sendo útil na locomoção de pessoas, animais e cargas a diversos lugares. Esse
sistema teve a sua importante e grande expansão juntamente com a intensa
demanda da indústria automobilística, que ocorreu nas primeiras décadas do
século XX. Até hoje esse sistema funciona de acordo com a demanda
populacional e geração de produtos de um país, podendo variar a sua
porcentagem em relação a outros modais de transporte de acordo com
desenvolvimento de cada país.
2.1.2. Panorama Nacional
No Brasil, segundo a Confederação Nacional de Transporte (CNT), o
pavimento asfáltico constituinte da malha rodoviária em sua grande maioria é de
baixo conforto ao rolamento. São gastos até 2 bilhões de reais em reparação
das rodovias federais, e estima-se que será necessário 10 bilhões de reais para
reparar a deficiência de toda a malha federal.
Embora os bens produzidos no Brasil sejam bem alvejados por sua
grande produção em massa, eles perdem e muito em competitividade com o
mercado exterior devido ao seu déficit de deslocamento através do principal
meio de transporte, o modal rodoviário (BERNUCCI... et al., 2008, p.27).
8
Um dado importante mostra que no Brasil cerca de 60 % do transporte de
cargas é feito pelo meio rodoviário, sendo que o modal ferroviário corresponde
apenas a 21 %, o aquaviário possui 14 %, o dutoviário 5% e o aéreo com menos
de 1% (BALBO, p.20, 2007 apud GEIPOT, 2001). Com o respectivo cenário
apresentado torna-se clara a discussão sobre o melhoramento das vias no país,
por meio de estudos, análises e aprimoramento dessa área.
2.2. PAVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA
Medina...et al.(2015, p.4) apresenta duas classes de pavimentos, sendo
um o pavimento rígido e o outro flexível. O primeiro é formado, na sua maioria,
por revestimento de placas de concreto de cimento portland sobre sub-base ou
subleito, enquanto o último possui a camada superficial constituída por
revestimento asfáltico sobre base granular (conjunto de materiais pétreos de
tamanhos diversos) ou solo estabilizado.
Já Balbo (2007, p.47) apresenta uma definição que é voltada à resposta
mecânica do pavimento como um todo, e não limitada apenas ao material
utilizado, visto que qualquer carga veicular gera sobre a estrutura rodoviária um
bulbo de tensões.
Na figura 2.1 é possível verificar que com a linha de tensões de forma
mais CONCENTRADA ao ponto de aplicação da carga exercida, o pavimento é
dito FLEXÍVEL. Caso as tensões estejam mais DISTRIBUÍDAS, tem-se um
pavimento RÍGIDO.
9
FIGURA 2.1 – TENSÕES EM PAVIMENTO FLEXÍVEL (ESQ.) E
PAVIMENTO RÍGIDO (DIR.)
FONTE: BALBO, 2007, p.96
De acordo com Bernucci...et al.(2008, p.10), “os revestimentos asfálticos
são constituídos por associação de agregados e de materiais asfálticos,
podendo ser de duas maneiras principais, por penetração ou por mistura.” O
método por penetração tem relação com as operações de aplicação das
camadas no local, enquanto por mistura os materiais constituintes são dosados
previamente em usinas de asfalto apropriadas.
Pinto...et al.(2015, p.137) enuncia que as atribuições mais relevantes do
revestimento asfáltico são o suporte de cargas advindas do tráfego, a proteção
das camadas inferiores do pavimento, as condições adequadas de rolamento,
resistência às ações de tráfego e clima, entre outras.
Os primeiros registros a respeito da utilização de revestimentos asfálticos
deram-se em algumas rodovias estaduais dos Estados Unidos, assim como no
Canadá. No início do século XX, uma patente de F. J. Warren sugeria o uso de
agregado graduado junto aos asfaltos, promovendo misturas que, conforme seus
estudos, oferecem à superfície uma melhor dirigibilidade, boa impermeabilidade
e melhor efeito do atrito entre pneu e pavimento (SENÇO, 2001, p.162).
De acordo com este mesmo autor, patentes como a de Warren tiveram
grande importância no emprego de agregados mais grossos, e têm sido
mantidos desde então, alcançando a mistura asfáltica à quente mais tradicional
nas estradas brasileiras, o Concreto Betuminoso Usinado à Quente (CBUQ).
10
Na figura 2.2 é possível visualizar, segundo Pinto... et al.(2015, p.137), os
tipos mais aplicados de camadas asfálticas nas estradas brasileiras na figura
abaixo:
FIGURA 2.2 – TIPOS DE REVESTIMENTOS ASFÁLTICOS
FONTE: PINTO...et al., 2015, p.137.
O revestimento asfáltico pode ser usinado, em que agregado e ligante são
homogeneizados em usinas estacionárias e transportadas por caminhão ao
trecho de aplicação, ou executadas diretamente na pista. De acordo com o autor
supracitado, os exemplos mais conhecidos de revestimentos usinados são o
Concreto Asfáltico e os pré-misturados, enquanto os executados na pista são
representados, por exemplo, pelos tratamentos superficiais e pela lama asfáltica.
No estudo das misturas, estas podem ser classificadas como realizadas a
quente ou a frio. As misturas asfálticas a quente são aquelas aplicadas com
seus constituintes a elevadas temperaturas, diferente dos revestimentos a frio,
que são executados à temperatura ambiente.
A respeito disso, Bernucci...et al. (2008, p.158) argumenta que “as
misturas a quente distinguem-se em vários tipos de acordo com o padrão
granulométrico e as exigências de características mecânicas, em função da
aplicação a que se destina”. Ver-se-á tais classificações no capítulo 2.8.
11
O presente trabalho está voltado ao estudo das misturas a quente, por
serem a melhor solução quanto à resistência à ação do tráfego pesado, situação
presente no trecho pesquisado da PR-092, e à durabilidade frente aos
revestimentos aplicados a frio. Com isso, diminuir os futuros custos de
manutenção ao longo da vida útil de pavimentos asfálticos submetida à
movimentação crescente.
2.3. PRINCIPAIS MISTURAS BETUMINOSAS A QUENTE
Bernucci... et al. (2008, p.159) apresenta a classificação das misturas à
quente, basicamente relacionadas à curva granulométrica dos agregados e fíler,
ou seja, pela relação gráfica de tamanho e proporção dos materiais pétreos. Os
três tipos mais usuais são:
✓ Mistura de graduação densa: possui uma curva granulométrica
contínua, agregados de vários diâmetros que proporcionam uma
estrutura com vazios de agregado mineral baixos por conta do
preenchimento dos grãos menores no espaço deixado pelos
maiores. Pertencem a esta classificação o Concreto Betuminoso
Usinado à Quente (CBUQ) e o Pré Misturado a Quente (PMQ);
✓ Mistura de graduação aberta: possui uma curva granulométrica
uniforme, agregados com praticamente o mesmo tamanho, o que
cria uma rede de microdrenagem, e um maior índice de vazios, e
facilita a passagem de água pela massa asfáltica. O principal
exemplo é a Camada Porosa de Atrito (CPA);
✓ Mistura de graduação descontínua: curva granulométrica mais
distorcida, com a predominância de agregados de maior diâmetro,
acrescido de grãos mais finos, formando uma estrutura mais
resistente à deformação permanente pelo maior contato entre os
grãos maiores. Possuem esta classificação as misturas SMA
(Stone Matrix Asphalt) e Gap-graded.
12
Bernucci...et al. (2008, p.160) apresenta três curvas granulométricas de
amostras obtidas em campo para ilustrar as diferenças geométricas dos
agregados para cada mistura, demonstrada na figura abaixo:
FIGURA 2.3 – CURVAS GRANULOMÉTRICAS EM DIFERENTES
MISTURAS ASFÁLTICAS
FONTE: BERNUCCI...et al., 2008, p.160.
É possível notar que, por exemplo, na curva do revestimento SMA houve
mais de 90% de material passante na abertura de 12,7mm, seguido de pouco
menos que 60% de agregados passantes na abertura de 8mm. Com isso, é
notório que para uma diferença de apenas 4mm há uma retenção de quase 40%
dos agregados para a amostra.
Logo, é válido que em um intervalo de uma curva granulométrica
qualquer, se esta segue próxima à linha horizontal, é resultado de pouco
material retido entre as aberturas. Contrariamente, uma curva próxima com
inclinação que se afasta da horizontal reflete muito material retido no intervalo.
Com relação aos materiais, o Concreto Asfáltico é caracterizado pela
graduação densa dos agregados, com a presença bem variada de materiais
pétreos (BERNUCCI... et al., 2008, p. 162). Quando o revestimento é submetido
ao tráfego, a interação entre os agregados promove a resistência e durabilidade
13
necessárias ao pavimento, se este for projetado e executado da forma
adequada.
Os agregados graúdos podem ser pedra britada, escória ou seixo rolado
preferencialmente britado, e os grãos devem ter dimensão mínima característica
de 4,8 mm (BERNUCCI... et al. apud WOODS, 2008, p. 115). Já os agregados
miúdos podem ser areia, pó de pedra ou mistura de ambos, e os grãos devem
apresentar no mínimo 0,075 mm. E o CAP atua na mistura envolvendo e
aderindo-se aos grãos dos agregados.
Segundo Balbo (2007, p.170), o material de enchimento, quando somado
ao cimento asfáltico, forma uma massa chamada de mástique asfáltico, que se
caracteriza por uma maior viscosidade, resultando em um aumento da
estabilidade térmica e do módulo de resiliência.
Senço (2001, p.297) aborda a importância do controle tecnológico das
misturas usinadas, em que devem ser previstos o controle de produção e
qualidade de pelo menos oito parâmetros. Dentre estes, estão o controle de
temperatura dos materiais isolados, temperatura da mistura, granulometria,
equivalente areia, moldagem e ensaios de corpos de prova, teor de asfalto e, por
fim, o controle da umidade dos agregados.
Outros materiais podem ser incorporados à mistura asfáltica a fim de
atender algum critério não atendido apenas com os materiais fundamentais, tais
como fibras, dopes para aumento da adesividade, ou polímeros para
potencializar, conforme Pinto... et al. (2015, p. 135), a capacidade do pavimento.
2.3.1. Concreto Betuminoso Usinado à Quente
Também denominado de Concreto Asfáltico (CA), o CBUQ, primeiro
objeto do presente estudo, é definido pela norma DNIT-031/2006-ES como uma
“mistura executada à quente, em usina apropriada, com características
específicas, composta de agregado graduado, material de enchimento (fíler) se
necessário e cimento asfáltico, espalhada e compactada à quente”.
14
O CBUQ é um dos produtos mais nobres de um pavimento flexível, e
pode ser aplicado como camadas de rolamento, de ligação (binder), nivelamento
ou de base. Tais designações se diferenciam pelo quesito econômico,
principalmente em função dos agregados da mistura (PINTO...et al., 2015,
p.139). Pela norma DNIT 031/2006-ES, há válidas três faixas granulométricas
para o concreto asfáltico.
De acordo com a norma do DNIT para o CBUQ, a faixa A deve ter
espessura mínima de 65 mm, teor de asfalto entre 4 e 7%, e é recomendada
para camadas de regularização ou de ligação. A faixa B deve ter espessura igual
ou maior que 50 mm, e recomenda-se utilizá-la para camadas de ligação ou de
rolamento. Exclusive a camadas de rolamento é a faixa C, que conta com teores
de asfalto de até 9%, e pode apresentar espessura mínima de 25mm.
2.3.2. Pré Misturado a Quente (PMQ)
Com estruturação muito semelhante ao Concreto Asfáltico, o Pré
Misturado a Quente (PMQ) se diferencia do CBUQ nos aspectos de local de
usinagem e critérios granulométricos e de dosagem. De acordo com Senço
(2011, p.299), tal diferença está em grande parte no controle de qualidade mais
estreito sobre o CBUQ e mais flexível para o PMQ. Os teores de CAP na mistura
são definidos pelo Método Marshall, assim como o concreto asfáltico.
De acordo com o mesmo autor, o Pré Misturado pode ser aplicado para
espessuras entre 3 e 10 cm após a compactação. Pelo controle de execução
menos rigoroso, sua vida útil de serviço acaba por ser também reduzida em
relação ao Concreto Asfáltico.
Quanto ao local de usinagem, Senço cita que o PMQ normalmente é
fabricado em usinas de solos, que possuem montagem, processos e tecnologia
mais simples que as usinas de concreto asfáltico, o que barateia os custos de
execução.
Há também, de acordo com Senço (2011, p. 300), a mistura pré mistura a
frio, a qual distingue do PMQ, além da temperatura de usinagem e aplicação, no
15
tipo de ligante utilizado. As emulsões asfálticas (EAP) e asfalto diluído (ADP),
que são menos viscosos a temperatura ambiente, são aplicadas nas misturas a
frio. Porém estes ligantes não são objeto do presente estudo, bem como as
misturas a frio.
2.3.3. Camada Porosa de Atrito (CPA)
Conhecido como concreto asfáltico poroso, a mistura apresenta grande
quantidade de vazios com ar, entre 18 e 25%, não preenchido devido à baixa
proporção de material de enchimento e agregados graúdos. Conforme Pinto... et
al. (2015, p. 185), sua principal finalidade é garantir uma maior aderência entre
pneu e pavimento em tráfego sob chuva, pela percolação da água na própria
camada de rolamento. Com isso, há a redução do efeito da aquaplanagem, em
que o veículo perde o contato com a pista.
De acordo com Balbo (2007, p. 179), 85% da composição mineral da
mistura porosa é formada por graúdos, 12% por miúdos como o pó de pedra, e
3% de material de enchimento. A formulação da CPA deve ser realizada de
forma criteriosa, principalmente sob o aspecto do índice ótimo de vazios, isso a
baixa porosidade inviabiliza a utilidade dessa mistura, e a alta porosidade
acelera o processo de degradação do revestimento asfáltico.
Por ser uma mistura de graduação aberta, o autor supracitado cita que a
mistura CPA também auxilia na redução do ruído provocado pela circulação dos
veículos, além de diminuir o efeito do spray ocasionado pela nuvem de água
lançada pelos pneus. A camada subjacente da mistura deve ser impermeável, a
fim de proteger a base do pavimento, que geralmente é executada com mistura
pré misturada a quente.
Para Pinto... et al. (2015, p. 186), os agregados devem ser cúbicos, com
índice de forma maior ou igual a 0,50, desgaste “Los Angeles” inferior ou igual a
30%, e sanidade frente aos sulfatos com perda máxima de massa de 12%.
Recomenda-se, pelo mesmo autor, a utilização de asfalto modificado por
polímero tipo SBS. Na CPA, os agregados são muito solicitados por conta do
16
contato grão a grão na compactação, e pelas condições de tráfego e climáticas.
2.3.4. Stone Matrix Asphalt (SMA)
Criada na Alemanha no fim dos anos de 1960, a mistura SMA é uma
matriz pétrea asfáltica, formada por graduação descontínua e densa, e possui
cerca de 75% de agregados retidos na peneira de 2 mm, o que eleva os vazios e
o teor de ligante em comparação com o CBUQ (PINTO.. et al., 2015, p. 180).
O mesmo autor cita que os vazios são preenchidos pelo chamado
mástique asfáltico, formado pela junção de cimento asfáltico, areia, material de
enchimento e fibras. Pinto afirma que a composição desta mistura envolve de
maneira efetiva os materiais graúdos e cria uma rede de distribuição dos
esforços. A utilização das fibras está atrelada à execução do pavimento, de
forma a minimizar a segregação pela pouca proporção de agregados
intermediários.
No início de sua concepção, era aplicado na manutenção de pistas de
concreto de cimento Portland, com a função de retardo às reflexões de trincas
em revestimentos de longa idade, conforme apresenta Pinto... et al.(2015,
p.181). A superfície do pavimento SMA apresenta textura rugosa, e é composta
por uma malha de microdrenagem, pela ausência dos finos, favorecendo a
dirigibilidade em dias chuvosos, segundo o mesmo autor.
A diferença para a camada porosa de atrito é a não percolação da água
superficial pelo pavimento. Quanto ao formato dos agregados, estes devem ser,
em sua maioria, cúbicos, já que após a compactação haverá o contato face a
face dos minerais pétreos. Bernucci...et al.(2008, p.171) indica que a tendência é
que o diâmetro nominal máximo para emprego da mistura SMA seja de 9,5 mm.
De modo geral, a mistura SMA é mais resistente às deformações
permanentes e à fadiga, segundo Pinto... et al.(2015, p. 181). A desvantagem
está no custo, já que há maior consumo de ligante, além da utilização das fibras,
que são geralmente importadas. As normas para o Stone Matrix Asphalt, em
grande parte, são europeias e norte-americanas. Estas têm especificado
17
desgaste “Los Angeles” máximo de 30 a 40%, uma absorção menor que 2%,
perda de massa máxima por sulfato de 12 a 15%.
2.3.5. Gap Graded e Open Graded
A mistura do tipo Gap Graded tem sido introduzida no Brasil
recentemente, e possui graduação com intervalo, resultando em uma
“macrotextura superficial aberta e rugosa, mas não em teor de muito elevado”
(BERNUCCI... et al., 2008, p. 172).
Pinto...et al.(2015, p. 185) apresenta para a Gap Graded uma relação
betume-vazios (RBV) de até 80%. Conforme o mesmo autor, quanto a
compactação para esse tipo de revestimento, geralmente é utilizado rolo liso de
chapa estático. Do mais, o pavimento possui boas condições para drenagem
superficial, redução dos ruídos do tráfego, e melhor segurança em condições
climáticas chuvosas.
Também executado com asfalto borracha, a mistura Open Graded possui
elevado índice de vazios, graduação aberta e descontínua, e com as mesmas
funções de drenagem dos demais revestimentos apresentados (PINTO... et al.,
2015, p. 187). Sua camada superficial facilita o escoamento pluvial, aumentando
o maior contato pneu-pavimento em situações de chuva.
O ligante asfáltico dessa mistura deve apresentar um alto teor de
borracha na composição, por volta de 18%, e o teor de cimento asfáltico gira em
torno de 7 a 8% (PINTO et al., 2015, p.188). O índice de vazios varia entre 14 e
22%, e de 55 a 70% da massa de agregados da Open Graded fica retido na
peneira nº 4, cuja grade passa apenas grãos menores que 4,76 mm.
2.4. PRINCIPAIS INSUMOS PARA PAVIMENTAÇÃO
Os serviços de infraestrutura de estradas se destacam por utilizarem
grande quantidade de materiais primários, ou seja, diretamente da natureza,
18
com poucas modificações se comparados ao seu estado inicial. Considerando
que os empreendimentos rodoviários percorrem longas distâncias, torna-se
inviável a aplicação de insumos de alto valor agregado.
Os insumos com uma cadeia de produção mais longa até a sua utilização
em rodovias são os materiais betuminosos, representados pelos Cimentos
Asfálticos (CAP), Asfaltos Diluídos (ADP) e as Emulsões Asfálticas (EAP), e são
produtos derivados do petróleo, de um constituinte chamado “resíduo de vácuo”
(BERNUCCI... et al., 2008, p. 33).
Já os insumos com cadeia de produção mais reduzida são os materiais
pétreos, conhecidos sob a nomenclatura genérica de agregados minerais, e
podem ser naturais ou artificiais (PINTO... et al., 2015, p. 2). São exemplos de
agregados naturais pó de pedra, areias, britas e pedregulhos, e são classificados
como artificiais a escória, a argila expandida e argila calcinada.
Há os finos minerais, chamados de materiais de enchimento, que podem
vir das jazidas de minérios, como a cal extinta, ou de processos industriais,
como o cimento siderúrgico, cinza volante, ou o próprio cimento Portland,
conforme o autor supracitado. Além dos insumos asfálticos e pétreos, podem
ser acrescentados aditivos, tanto no ligante quanto na mistura.
Os principais aditivos são o SBS (estireno-butadieno-estireno), que
quando aplicado ao ligante forma o Asfalto Modificado por Polímero (AMP), e a
borracha moída de pneus que, quando aplicada junto ao ligante, dá a ele o
nome de Asfalto Modificado por Borracha (AMB) (BERNUCCI... et al., 2008, p.
162).
2.5. MATERIAIS BETUMINOSOS
Os materiais betuminosos basicamente se derivam de duas formas,
sendo a primeira de forma natural (pela destilação natural eólica e solar) e a
segunda forma pelo refino do petróleo (resíduo obtido no fundo da torre de
fracionamento) (PINTO...et al., 2015, p.1). O componente predominante é o
betume, que é o conjunto de diferentes hidrocarbonetos pesados.
19
Segundo o autor citado acima, basicamente há dois tipos de produtos
compostos de betume: o asfalto e o alcatrão. Algumas diferenças entre os dois
produtos é a forma de obtenção (o alcatrão pode vir da queima de madeira e
carvão) e as características físico-químicas.
O alcatrão possui baixa suscetibilidade térmica, e assim não é viável sua
utilização para obras de pavimentação, sem contar o potencial cancerígeno para
quem o manuseia sem as devidas precauções (BERNUCCI.. et al., 2008, p. 25).
A partir do asfalto, são produzidos para a indústria da pavimentação pelo
menos três materiais, com propriedades, classificações e aplicações bem
definidas, conforme o autor supracitado. São estes os cimentos asfálticos, os
asfaltos diluídos e as emulsões asfálticas. No presente estudo, não será
abordado os asfaltos naturais.
2.5.1. Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP)
O Cimento Asfáltico de Petróleo, ou CAP, é obtido do processo de
refinamento do petróleo cru, e possui uma grande quantidade de betume,
apresentando uma coloração bem escura, negra ou marrom escuro, sendo um
produto viscoso, de consistência semissólida à temperatura ambiente, agindo
como um ligante ou aglutinante (BALBO, 2007, p.111).
Pinto... et al.(2015, p.5) detalha que os cimentos asfálticos “possuem
características de flexibilidade, durabilidade, aglutinação, impermeabilização e
resistência à ação da maioria dos ácidos, sais e álcalis”.
De acordo com Bernucci... et al.(2008, p.26), o asfalto passa a ser
denominado CAP, seguido de outro identificador numérico, a partir do momento
em que se começa a se basear em suas propriedades físicas que irão
proporcionar um bom desempenho do material na obra em que será aplicado.
Em sua fabricação, o CAP pode apresentar diferentes características para
determinado objetivo de condicionamento na engenharia, por serem produzidos
em grande escala, através deles surgem outros materiais, como por exemplo as
20
emulsões asfálticas e asfaltos diluídos, também conforme Bernucci. Pela figura
2.4 é possível visualizar os processos de produção de materiais asfálticos
destinados à engenharia civil:
FIGURA 2.4 – PRODUÇÃO DE MATERIAIS ASFÁLTICOS PARA A
ENGENHARIA CIVIL
FONTE: PINTO... et al., 2015, p.9.
O CAP é constituído de aproximadamente 90 a 95% de hidrocarbonetos
parafínicos, naftênicos e aromáticos, e o restante de heteroátomos (oxigênio,
nitrogênio, entre outros). Cada molécula pode conter de 20 a 120 átomos de
carbono. O desempenho físico-mecânico das misturas é definido de acordo com
a construção de tais arranjos moleculares (BERNUCCI... et al., 2008, p.27).
21
Pinto...et al.(2015, p.2) apresenta o ligante cimento asfáltico dividido em
arranjos saturados, aromáticos, resinas e asfaltenos. Os arranjos saturados
atuam na redução da viscosidade do ligante. Inversamente a este efeito faz a
presença dos asfaltenos, que também aumentam a suscetibilidade térmica. Os
aromáticos contribuem em plasticidade, e as resinas auxiliam na ductilidade do
conjunto asfáltico, mas não se comportam muito bem nas variações térmicas.
Há métodos de caracterização química do cimento asfáltico, e o mais
difundido é o método por fracionamento, da American Society for Testing of
Materials (ASTM D 4121-01), a fim de separar asfaltenos (fração dispersa) de
maltenos (fração dispersante do CAP). De acordo com Bernucci apud Shell
(2008, p.30), “os asfaltenos compõem cerca de 5 a 25% do cimento asfáltico”.
Na Engenharia o CAP apresenta uma boa característica
impermeabilizante que facilita muito seu uso em diversos aspectos, possui
grande resistência à corrosão por ácidos, sais e álcalis e é insolúvel em água
(BALBO, 2007, p.111).
Contudo, por ser um material termoplástico, ele deforma conforme varia a
temperatura, e sob o intemperismo o ligante acaba perdendo a suas
propriedades físicas, ficando volátil e frágil, sensível à degradação por óleos e
graxas deixados por veículos, a exemplo do óleo diesel (BALBO, 2007, p.111).
A oxidação do cimento asfáltico se dá através dos óleos que estão
inseridos em sua composição química, estes divididos em duas categorias:
saturados e aromáticos. Por sua grande inércia química os óleos saturados não
prejudicam tanto o estado original do produto, porém os aromáticos se oxidam
parcialmente e dão origem a resinas, que a longo prazo e sob a ação de
intempéries deixam sua estrutura bem mais frágil (BALBO, 2007, p.111).
Conforme o Regulamento técnico ANP 03/2005, há quatro tipos de
cimentos asfálticos definidos por penetração a nível nacional: CAP 30/45, CAP
50/70, CAP 85/100 e CAP 150/200. A norma do DNIT permite o emprego dos
três primeiros tipos de ligante (DNIT 031/2006-ES, p.4). Com isso observa-se
que para os diferentes tipos de CAP é realizado ensaios que irão classificá-los
por sua qualidade e consistência (BALBO, 2007, p.119).
22
Em termos de produto final para engenharia, o CAP é traz vantagens ao
apresentar características importantes condicionadas a índices físicos,
principalmente pela temperatura e viscosidade (BERNUCCI... et al., 2008, p. 41).
Naturalmente, o cimento asfáltico apresenta um comportamento viscoso
além de sofrer deformações quando submetido a elevadas temperaturas, e,
devido a sua natureza plástica, as suas deformações se tornam em parte
residuais ou permanentes (BERNUCCI... et al., 2008, p. 63).
O asfalto pode ser usado como ligante se juntando com agregados no
intuito de envolver todo o produto resultando em uma mistura asfáltica, porém a
temperaturas baixas ocorre uma retração térmica do material, que se torna frágil
e suscetível a fissurações (BALBO, 2007, p.109).
2.5.2. Asfalto Diluído de Petróleo (ADP)
O asfalto diluído é resultante da destilação do cimento asfáltico que, por
sua vez, apresenta características diferentes: eles não devem conter água,
embora seja admitido valor máximo de até 0,2 % em volume (PINTO... et al.,
2015, p. 31). Possui compostos solventes junto ao cimento asfáltico que
evaporam tempo depois à aplicação, segundo o mesmo autor.
Esse produto é bastante utlizado “na imprimação de base de pavimentos”
(BERNUCCI... et al., 2008, p. 97). A sua densidade é similar ao cimento
asfáltico, e possui como principal objetivo caracterizar o CAP. Assim, seu valor é
na ordem de 0,97, tendo sua determinação padronizada (PINTO... et al., 2015, p.
32).
Possui como característico o ensaio de destilação, que determina sua
quantidade e qualidade constituinte do asfalto diluído, além de outros ensaios
semelhantes aos feitos para o cimento asfáltico realizados sobre o asfalto diluído
e sobre o resíduo da destilação (PINTO...et al., 2015, p.31).
Por ter menor viscosidade do que o CAP, o ADP pode ser aplicado em
temperaturas mais baixas, e segundo a natureza do diluente que será utilizado.
23
De acordo com a velocidade de evaporação dos solventes presentes no
ligante, o autor supracitado cita que este será denominado como ADP cura
rápida (CR), em que os solventes principais podem ser gasolina ou nafta, ou
cura média (CM), cujo solvente principal é o querosene. De acordo com
Bernucci... et al.(2008, p. 96), os tipos de asfaltos diluídos com cura rápida são
os CR-70 e CR-250, e com cura média os CM-30 e CM-70.
2.5.3. Emulsão Asfáltica de Petróleo (EAP)
As emulsões, segundo BALBO (2007, p.107), são dispersões compostas
de fase dispersa e um meio dispersante, podendo ser leite e látex da borracha.
São constituídas a partir do cimento asfáltico ou do asfalto diluído, e nelas são
adicionados água e agente emulsificante em proporções de 0,2 a 1%.
O processo de fabricação provê da diluição do ligante original, que
posteriormente produz uma fase sólida e fase líquida sem uso de água,
emulsificante, solvente e ácido. Em sua estrutura deve ser um material que
apresente boa afinidade com a água e asfalto, formando uma película em torno
dos glóbulos de asfalto (BERNUCCI... et al., 2008, p. 81).
Conforme o autor supracitado, o emulsificante pode variar dependendo de
sua utilização, resultando forma iônica (glóbulos de asfalto com cargas elétricas
negativas) ou catiônica (glóbulos de asfalto com cargas elétricas negativas).
Após o processamento o EAP irá apresentar uma coloração marrom-escura, que
terá de 60% a 70% de emulsões no ligante (BERNUCCI... et al., 2008, p. 84).
A classificação das emulsões é de acordo com a velocidade de ruptura
(outra nomenclatura para cura), e podem ser de ruptura rápida, média ou lenta.
Seus produtos mais conhecidos nacionalmente são as emulsões RR-1C, RR-2C,
RM-1C, RM-2C, RL-1C e as emulsões para execução de lama asfáltica (LA-1C e
LA-2C) (BERNUCCI... et al., 2008, p. 83). Pelo mesmo autor, geralmente boa
parte desses ligantes são catiônicos.
As emulsões RR-1C e RM-1C que apresentam viscosidade e teor de
resíduo menor, não sendo recomendáveis para aplicações em plataformas
24
viárias com declividade acentuada (BALBO, 2007, p.137).
2.5.4. Asfalto Borracha
A incorporação de borracha moída de pneus inservíveis junto ao cimento
asfáltico possibilita dois benefícios paralelos: melhora das características físicas
do ligante e solução ambientalmente inteligente. De acordo com Bernucci...et
al.(2008, p.76), o asfalto-borracha é utilizado para composição de misturas
asfálticas, assim como para tratamentos superficiais e selagem de trincas.
Conforme o autor citado acima, o pneu encaminhado para seu
aproveitamento em pavimentação possui grandes quantidades de borrachas
natural e sintética, além de vários componentes, como poliéster, náilon e negro
de fumo.
Para Bernucci... et al. apud Morilha (2008, p. 77), há dois processos
básicos de adição da borracha à mistura betuminosa: via seca ou via úmida. Na
aplicação a seco, a borracha é moída e adentra à massa prévia do revestimento
como parte do material pétreo, fazendo surgir o “agregado-borracha” ou concreto
asfáltico modificado com adição de borracha. O processo seco é somente
indicado para misturas asfálticas à quente, segundo Bernucci.
O processo via úmido é classificado quanto à necessidade ou não de
estocagem. No sistema estocável é chamado de terminal blending, enquanto
para o sistema não estocável é conhecido por continuous blending
(BERNUCCI... et al., 2008, p.77).
No terminal blending, a borracha moída passa pela peneira de nº 40 (0,42
mm), é homogeneizada ao ligante aquecido e transportada para a obra. O
produto final deste processo antes da usinagem é o chamado asfalto modificado
por borracha ou asfalto-borracha. O inconveniente é a redução da viscosidade
final quando feito o alto aquecimento por agitação de forma não controlada
(PINTO... et al., 2015, p. 44).
O autor supracitado indica para a produção das misturas a quente que é
25
necessário um aquecimento acima do indicado aos ligantes convencionais por
conta do aumento de viscosidade que a borracha de pneu acarreta ao cimento
asfáltico.
Segundo Bernucci... et al. (2008, p. 77), o sistema continuous blending
consiste no “inchamento” superficial da borracha junto à fração malteno do
cimento asfáltico, sem deixar que aconteçam os fenômenos da despolimerização
e desvulcanização (quebra de moléculas e ligações), o que contribui para a
manutenção das propriedades mais relevantes do conjunto asfalto-borracha,
como viscosidade e adesividade.
Para as misturas asfálticas a quente, devem ser seguidas as
especificações da norma ES-P 28/2005 do DER/PR (Departamento de Estradas
de Rodagem do Paraná), que apresenta algumas condições (BERNUCCI...et al.,
2008, p.78), tais como:
a) Teor mínimo de borracha: 15% em peso, incorporado via úmida;
b) Tempo máximo e condições de estocagem de acordo com o fabricante
do asfalto-borracha;
c) Garantia por carga atestada pelo fabricante mediante certificado com
características do produto;
d) Verificação prévia dos resultados dos ensaios para utilização do
asfalto-borracha estocado.
2.6. ENSAIOS DOS LIGANTES ASFÁLTICOS
2.6.1. Ensaios de Cimentos Asfálticos
Na busca de melhorar a eficiência dos cimentos asfálticos, atualmente
tem-se investido no estudo e aprimoramento deste material, desde a década de
1970. Segundo Balbo (2007, p.124, apud Brûle,1996), os polímeros
macromoleculares foram inicialmente aplicados como adição aos asfaltos com
uma série de objetivos de caracterização física a serem considerados.
São estes objetivos: diminuir a suscetibilidade térmica do ligante; elaborar
produtos de com baixa fluência; aumentar a resistência à deformação; diminuir a
26
fadiga e fissuras; aumentar a coesão do material; melhorar a resistência ao
envelhecimento e por fim garantir uma boa adesividade do material ao agregado.
Com isso, faz-se necessário os ensaios de qualidade.
O ensaio de penetração é feito para se obter a dureza ou consistência
relativa de um determinado cimento asfáltico. Nele mede-se a profundidade
perfurada com uma agulha, sob uma carga total de 100g a uma temperatura de
25°C durante 5 segundos, regido pela norma NBR 6576/1998.
FIGURA 2.5 – PROCEDIMENTO DO ENSAIO DE PENETRAÇÃO
FONTE: PINTO... et al., 2015, p.12.
Para a determinação da viscosidade, que mede a consistência do ligante,
o ensaio mais utilizado é o de Saybolt-Furol, descrito pela norma ABNT NBR
14950/2003. Este teste determina quanto tempo leva para uma amostra de 60 ml
de ligante fluir por um orifício padrão, após ser mantida a dada temperatura no
aparelho denominado viscosímetro.
O método de Saybolt-Furol, por apresentar unidade final de tempo e não
propriamente de viscosidade, é considerada empírica, podendo apresentar
variações, principalmente pela variação térmica entre ligante e meio logo após a
abertura do orifício. Para cimentos asfálticos convencionais, o ensaio é
apropriado, porém há dificuldades na aplicação deste método para asfaltos
modificados por polímeros ou borracha de pneu.
27
FIGURA 2.6 – EQUIPAMENTO DE ENSAIO SAYBOLT-FUROL
FONTE: CERATTI...et al., 2014, p.59.
Também é verificada a viscosidade pelo método rotacional realizado pelo
aparelho Brookfield. Diferentemente dos outros, é feito com a rotação de uma
haste (ou spindle) imersa no ligante, e este com seu conteúdo envolvido por uma
câmara com temperatura e velocidade controlada, e com base no torque se tem
a viscosidade, regido pela norma NBR 15184/2004.
FIGURA 2.7 – APARELHO DE ENSAIO BROOKFIELD
FONTE: CERATTI... et al., 2014, p.61.
O ensaio de ponto de fulgor é um ensaio que tem como principal objetivo
determinar a que temperatura o material consegue chegar, a níveis de
segurança para execução em obras e fabricação em usinas. Preenche-se o
28
ligante em um vaso aberto (vaso Cleveland), aquecendo-o constantemente até
que surja uma pequena chama. A temperatura na formação da chama é
chamada de ponto de fulgor. O ensaio é normatizado pela NBR 11341.
Para avaliar a durabilidade do cimento asfáltico, é realizado o método da
película delgada, conforme a NBR 14736/2001, tem como princípio analisar as
propriedades de envelhecimento dos ligantes, pelo chamado efeito do calor e do
ar. É conhecido no exterior como Thin Film Oven Test (TFOT). em sua execução
é retirada uma amostra de 3 mm de ligante depois é mantida por 5 horas em
estufa a 163°C, em recipiente giratório, depois é medido a penetração inicial e
final após o tratamento da estufa expresso o valor relativo entre ambas.
Em paralelo a este, o ensaio película delgada rotacional (Rolling Thin Film
Oven Test – RTFOT – fora do Brasil) em estufa tem o mesmo objetivo, com a
diferença de manter o material em rotação dentro do recipiente para se obter os
resultados mais rapidamente, especificamente em 85 minutos, a 63ºC e com
injeção de ar a cada 3 ou 4 segundos (BERNUCCI... et al., 2008, p. 51). Esté é
regido pela NBR 15235/2009.
No ensaio de ductibilidade retira-se uma pequena amostra do CAP
moldada em condições preestabelecidas, e posteriormente a amostra é
alongada sob velocidade e temperatura específicas até o rompimento. A unidade
de medida é o centímetro, e o ensaio conforme as diretrizes da NBR 6293/2001.
Outra propriedade importante é a recuperação elástica do ligante, medido
com o ensaio de mesmo nome, que utiliza o equipamento ductilômetro. O teste é
feito a 25ºC, e a velocidade de estiramento é de 5 cm por minuto para se
conseguir distinguir materiais diferentes do cimento asfáltico convencional.
O estiramento é encerrado se quando se chega a 200 mm de nos asfaltos
(BERNUCCI... et al., 2008, p. 70). Após isso é feito o corte no centro do
estiramento e mede-se o quanto retornou em relação ao tamanho original.
O ensaio de solubilidade tem como objetivo medir a estimativa da
quantidade de betume de uma amostra de cimento asfáltico, dissolvendo o
material em tricloroetileno, sulfeto de carbono ou tetracloreto de carbono, regido
29
pela norma NBR 14855/2015 (BERNUCCI... et al., 2008, p. 49).
Ponto de amolecimento é definido por um ensaio arbitrário, a fim de obter
qual a temperatura em que o CAP se torna fluido, conhecido como “anel e bola”
(BERNUCCI... et al., 2008, p. 48), dentro de um béquer uma esfera de aço e
aplicada em cima de uma amostra de CAP dentro de um anel metálico que ao
chegar ao fundo mede-se a temperatura e obtém-se resultado. O ensaio é
descrito pela norma NBR 6560/2016.
FIGURA 2.8 – ENSAIO DO PONTO DE AMOLECIMENTO: A) INÍCIO E
B) FINAL DO ENSAIO
FONTE: CERATTI... et al., 2014, p.61.
E, por fim, o ensaio de densidade que tem como objetivo mostrar a
relação de volume de água para uma mesma massa de CAP, em mesmas
condições de temperatura e pressão, sendo utilizado o picnômetro, este ensaio
é normatizado pela NBR-6296/2004.
Mais adiante, na tabela 3.3, são apresentadas as especificações do
cimento asfáltico convencional, classificado conforme a penetração (PINTO... et
al., 2015, p.30). Os asfaltos modificados por borracha devem seguir as
especificações da tabela 2.1 para a sua utilização, segundo Bernucci...et
al.(2008, p.79):
30
TABELA 2.1 – ESPECIFICAÇÕES DOS CIMENTOS ASFÁLTICOS
MODIFICADOS POR BORRACHA MOÍDA DE PNEUS
FONTE: BERNUCCI et al. apud ANP, 2008.
2.7. MATERIAIS PÉTREOS
Os materiais pétreos, ou agregados, compreendem-se como “conjuntos
de grãos minerais dentro de dimensões, naturais ou artificiais, britados ou não,
utilizados na construção civil [...]” (BALBO, 2007, p.96). Podem ser classificados
quanto sua natureza, tamanho e distribuição granulométrica, conforme
apresenta Pinto...et.al. (2015, p.117).
De acordo com o mesmo autor, o agregado pode ser natural ou artificial,
sendo que o natural é constituído de grãos oriundos da alteração das rochas
pelos processos de intemperismo ou produzidos por processos de britagem. Já
um material artificial são aqueles em que os grãos advém de subprodutos de
processo industrial por transformação física ou química do agregado natural.
Quanto às dimensões granulométricas, Pinto enumera os agregados
como graúdos, miúdos ou de enchimento. Os agregados graúdos ficam retidos
na peneira de diâmetro 2,0 mm, como é o caso das britas, cascalhos e seixos.
Os agregados miúdos passam pela peneira de 2,0 mm, porém ficam retidos na
31
peneira de 0,075 mm, o que ocorre com o pó de pedra e com a areia.
Quando passa pelo menos 65% de material pela peneira de 0,075 mm,
este agregado é denominado material de enchimento, ou fíler. Os principais
exemplos são a cal extinta, pó calcário, cimento Portland e pó de chaminé. O
material de enchimento deve ser livre de torrões de argila, inerte junto à mistura
asfáltica, uniforme e seco (PINTO... et al., 2015, p.151).
Na classificação quanto à graduação, ou distribuição, dos grãos minerais,
há quatro categorias: graduação densa, graduação aberta, graduação uniforme,
e graduação descontínua. Grãos com distribuição densa são definidos pela
curva granulométrica contínua de material bem graduado, em que os minerais
mais finos preenchem os espaços vazios dos grãos de maior diâmetro (PINTO...
et al., 2015, p.153).
Os agregados com graduação aberta apresenta uma curva contínua de
material bem graduado, porém não há muitos finos para ocupar os vazios dos
grãos maiores, segundo Pinto. O conjunto de partículas de um único tamanho é
classificado como uniforme, tipo macadame ou one size agregate.
Finalmente, uma graduação descontínua possui baixa proporção de
agregados intermediários, o que aumenta os vazios disponíveis, devendo se
atentar ao grau de segregação (PINTO... et al., 2015, p.155).
2.7.1. Rochas de Origem e suas Propriedades
Na fase inicial de obtenção dos agregados na natureza, a matéria prima
para do agregado faz parte de uma estrutura da crosta terrestre denominada
rocha, que segundo Teixeira... et al. (2001, p. 37), “são produtos consolidados,
resultante da união natural de minerais”, e “têm seus cristais ou grãos
constituintes muito bem unidos”.
A classificação mais usual das rochas é definida pela sua formação
genética, podendo ser ígneas, sedimentares ou metamórficas. De acordo com
Teixeira... et al.(2001, p.38), “as rochas ígneas resultam do esfriamento do
32
material rochoso difundido, chamado magma”. Os exemplos mais conhecidos de
rochas ígneas são o granito e o basalto.
Conforme o autor supracitado, quanto às rochas sedimentares, estas se
formam “a partir da compactação e/ou cimentação de fragmentos produzidos
pela ação dos agentes de intemperismo sobre uma rocha preexistente”, e “seu
resultado transportado pela ação”. Pertencem à classes de sedimentares o
calcário e o arenito.
As rochas metamórficas “resultam da transformação de uma rocha
preexistente no estado sólido [...] por aumento de pressão e ou temperatura [...]
sem que o ponto de fusão dos seus minerais seja atingido” (BERNUCCI... et al.,
2008, p.116). Os exemplos mais comuns de rochas metamórficas são a gnaisse
(granito como rocha preexistente), o mármore e o quartzito.
Para Bernucci, o que rege as propriedades das rochas a serem extraídas
para a produção de agregados são as características de seus componentes
minerais. Os granitos possuem certa quantidade do mineral quartzo, elevando a
acidez do agregado, o que pode vir a prejudicar a adesividade junto ao ligante
asfáltico. Os grãos são mais cúbicos, e apresenta boa quantidade de finos
resultantes da britagem.
Mesmo com minerais em comum, Balbo (2007, p. 110) cita que a rocha
gnaisse apresenta fragmentos lamelares em grande quantidade, e o agregado
resultante bem como a proporção dos minerais constituintes podem variar de
pedreira para pedreira significativamente.
Pelo mesmo autor citado acima, o basalto apresenta, como o gnaisse,
certa lameralidade, e por isso apresenta pouca quantidade de finos produtos da
britagem. Porém o pH (potencial de hidrogênio) do basalto é básico, o que
favorece melhor adesividade agregado-ligante, em contrapartida ao granito e
gnaisse.
O calcário é facilmente britado, conforme Balbo, e fornece agregados em
formatos uniformes. Os minerais que o compõem auxiliam em suas
características adesivas, porém a sua utilização em revestimentos asfálticos não
33
é recomendada, pelo fácil desgaste superficial pelo tráfego.
Devido ao teor de sílica nos agregados, Bernucci et al.(2008, p.119, apud
Metso Materials, 2005) descreve na tabela abaixo as seguintes classificações de
rochas:
TABELA 2.2 – CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS PELO TEOR DE SÍLICA
FONTE: BERNUCI...et al., 2008, p.119.
2.7.2. Conceitos Tecnológicos dos Agregados
Conforme descreve Pinto... et al. (2015, p.121), o aspecto tecnológico de
um agregado garante a simples diferenciação dos materiais, a fim de se ter a
comprovação da uniformidade das amostras e escolha do agregado mais apto
às solicitações físicas e mecânicas do projeto de pavimentação.
As características relevantes dos agregados para pavimentação são:
granulometria, forma, absorção, resistência ao desgaste, durabilidade, limpeza,
adesividade, massa específica, densidade real e aparente do grão.
2.8. ENSAIOS DE AGREGADOS GRAÚDOS
Antes de ser realizados ensaios de agregados, deve-se fazer
procedimentos que darão garantias de que a amostra colhida atenderá aos
propósitos dos ensaios específicos. Segundo Bernucci...et al.(2008, p.130), uma
amostra representativa é quando é retirado de uma quantidade de amostras
aleatórias obtidas em um período de tempo ou combinando pilhas de estocagem
em várias locações.
34
Em campo é necessário atentar-se a norma DNER-PRO 120/97 para a
retirada de agregados, tendo como principais equipamentos de retirada: pá,
lona, caixa de madeira, enxada, vassoura e etiqueta. Depois de reunidas as
quantidades pertinentes os materiais são levados a laboratório para ser
realizado seus respectivos ensaios.
Em laboratório as amostras deveram ser separadas com um
quarteamento ou com um separador manual, para obtenção das quantidades
corretas. O quarteamento é um método manual que basicamente implica em
colocar os agregados em formato de um cone, posteriormente serão
transformados em tronco de cone de diâmetro de 1,0 a 1,5m, dependendo da
quantidade de material, com a ajuda de uma pá para o achateamento.
Logo em seguida, distribui-se de forma diametral em quatro partes,
repete-se está operação quantas vezes forem necessárias, para a realização
dos ensaios (PINTO...et al., 2015, p.124). Nos agregados o tamanho e a
graduação são especificações diretamente relacionadas à camada de CAP que
irão compor. A forma como é feita a sua distribuição assegura a estabilidade
necessária de como irá se comportar na camada de revestimento.
A limpeza dos agregados é muito importante, pois quando retirada de
campo as amostras podem vir com materiais impróprios para utilização nos
revestimentos, podem ser materiais como: vegetação, conchas e grumos de
argila que ficam presentes junto aos agregados em sua superfície.
A verificação da limpeza pode ser feita de forma manual, porém
recomenda-se uma análise granulométrica com lavagem, Pinto... et al.(2015,
p.124). Apresentados os requisitos mínimos para utilização dos agregados,
existem diversos ensaios para a determinação das características e
propriedades dos agregados.
2.8.1. Ensaio de Desgaste por Abrasão “Los Angeles”
O ensaio de abrasão Los Angeles tem por objetivo verificar o quanto
agregado resiste, fazendo uma amostra com cerca de 5.000g (mi) ser submetida
35
de 500 a 1000 rotações dentro de um cilindro com uma esfera de aço de acordo
com a granulometria da amostra, induzindo impactos nas partículas durante as
revoluções Ceratti... et al. (2014, p.35).
2.8.2. Índice de forma
Determinado pelos procedimentos da norma DNER-ME 086/94, é utilizado
o ensaio de índice de forma a fim de classificar a geometria que os grãos de
uma amostra irão apresentar. Estes podem ser de formatos arredondados ou
angulosos (grãos de cantos vivos).
É adotada, conforme o tamanho típico a ser aplicado, a graduação para
ensaio, bem como a quantidade necessária de amostra. Posteriormente, são
anotados os pesos dos materiais que ficam retidos nos crivos utilizados para a
fração indicada. Por fim, é calculado o índice de forma (f), que poderá variar de 0
a 1,0 (PINTO... et al., 2015, p.131).
O agregado se encontra é ótima cubicidade quando f é igual a 1,0, e
lamelar (alongado ou achatado) quando f equivale a 0,0, sendo que para
aceitação dos agregados é adotado o limite mínimo de 0,50 (CERATTI... et al.,
2011, p.36). A forma dos grãos também pode ser classificada pela norma NBR
6954/89, em que se aplica o uso do paquímetro e se relaciona as dimensões.
Com a passagem do tráfego os grãos mais lamelares são facilmente
rompidos, ocasionando uma rápida degradação da pista devido a buracos. Este
ensaio de forma não é recomendado para seixos rolados, pois estes possuem
quase sempre um valor de f muito próximo a 1,0, tendo cubidade excelente
(PINTO... et al., 2015, p.131).
2.8.3. Ensaio de Absorção
A norma DNER-ME 081/98 define os critérios do ensaio de absorção, que
é importante para quantificar o grau de porosidade e a massa real da amostra de
36
agregado. De acordo com Ceratti... et al. (2011, p.37), “a absorção é a relação
entre a massa de água absorvida pelo agregado graúdo após 24 horas de
imersão à temperatura ambiente e a massa inicial de material seco”.
Em misturas asfálticas, agregados com alto grau de porosidade não são
recomendados, pois elevam o teor de ligante e afetam diretamente o processo
de dosagem. Normalmente é feito um acréscimo de asfalto a fim de compensar
a perda poros e, assim, mantendo a quantidade necessária à coesão da massa
asfáltica. A baixa porosidade também pode ser prejudicial, pois esta garante a
adesão entre o material pétreo e o ligante.
Para o presente trabalho, não será realizado o ensaio de absorção, por
não ser critério direto de aceitabilidade para misturas asfálticas a quente. Porém,
a absorção não deve ser desconsiderada nos estudos mais aprofundados dos
materiais, visto que há a ligação direta ao consumo de ligante na mistura.
2.8.4. Ensaio de Durabilidade em Solução de Sulfato
Ceratti... et al. (2011, p.44) cita que “alguns agregados que inicialmente
apresentam boas características de resistência podem sofrer processos de
deintegração química quando expostos às condições ambientais no pavimento”.
O basalto, por exemplo, ao se decompor forma argila, que é nociva ao
pavimento, com isso este ensaio faz-se bastante importante para este agregado,
sendo regido pela norma DNER-ME 089/94.
Basicamente o ensaio agride o agregado com uma solução saturada de
magnésio (MgSO4) ou sódio (Na2SO4), de 16 a 18 horas por cinco ciclos em uma
temperatura de 21ºC, assim o valor obtido é dado como a perda do peso, que
não deve exceder a 12% (PINTO... et al., 2015, p.131).
2.8.5 Ensaio de Adesividade
Principal parâmetro a ser abordado no presente trabalho, e regido pelas
37
normas ABNT NBR 14329/99 e DNER-ME 078/94, o ensaio de adesividade
entre agregado graúdo e ligante asfáltico resume-se em misturar os materiais
sob as condições preestabelecidas. O material pétreo deverá estar entre as
peneiras de 19 e 12,7mm, e mantidos a temperatura constante. Por fim,
adiciona-se o cimento asfáltico sem “dope” (PINTO... et al., 2015, p.129).
A preparação dos agregados é praticamente comum às duas normas.
Como exemplo, tem-se a restrição dos grãos entre as peneiras 12,7 e 19 mm, o
repouso em água “potável” (NBR 14329) ou “destilada” (DNER-ME 078) por um
minuto, e a brita submetida por duas horas em estufa.
Pela especificação do DNER, a temperatura do ligante deve estar acima
da do agregado. Já a norma da ABNT (item 4.1.4) define que a temperatura do
agregado deve ser 10 a 15ºC maior que do ligante betuminoso para o ensaio.
Além dos passos de execução do ensaio e quantidade de materiais, as normas
se diferem quanto à abordagem dos critérios físicos do ligante.
O parâmetro temperatura é basicamente o que rege os critérios para
aplicação do cimento asfáltico no ensaio, segundo a norma do DNER. O ligante
deve ser aquecido em estufa a 120ºC, e o agregado a 100ºC. São misturados
500g de agregado com 17,5g de ligante e, em seguida, o conteúdo é mantido
em uma superfície lisa para esfriamento. Por fim, a mistura é colocada em um
frasco com água destilada e levada à estufa, a 40ºC, por 72 horas.
Pela NBR 14329/99, além da diferenciação com a norma do DNER pelo
item 4.1.4, é definida para misturas usinadas a quente o manuseio do material
asfáltico em função de sua viscosidade, entre 75 e 150 SSF (Segundos Saybolt-
Furol). Quanto à temperatura, o mesmo item acerca das misturas a quente
estabelece apenas os limites entre 107ºC e 177ºC para o ligante (item 4.2.2).
Na execução do ensaio pela norma da ABNT, 300g de agregado graúdo
são envolvidos por 10,5g de asfalto. O processo de resfriamento é o mesmo
descrito pelo órgão rodoviário, no entanto a finalização do ensaio se dá pela
imersão da mistura em água em ebulição, por três minutos. O resultado da
adesividade é expresso pela análise qualitativa visual da amostra, pela
porcentagem da área superficial de agregado ainda envolvida por ligante.
38
A norma da ABNT trata do ligante em função da viscosidade, porém na
unidade empírica SSF, obtida pelo viscosímetro Saybolt-Furol. No entanto, a
viscosidade da maioria dos ligantes modificados ou de baixa penetração não
possui uma boa fluidez, sendo necessário recorrer ao aparelho Brookfield, que
expressa o resultado na unidade cP (centi-Poise) (CERATTI... et al., 2015, p.
43).
Segundo o mesmo autor supracitado, o “dope” serve para melhorar a
adesividade do agregado com ligante em sua interface, promovendo uma melhor
afinidade química. Agregados ácidos ou eletronegativos (granitos, gnaisses,
quartzitos, e outros) não apresentam boa afinidade com ligantes asfálticos, e por
estarem sob a ação da água e do tráfego, acabam por se deslocar da mistura,
iniciando também outras patologias.
Conforme Ceratti... et al. (2011, p.43), podem ser utilizados como dope
fíleres ativos, como cal hidratada e cimento Portland, ou aditivos orgânicos
melhoradores de adesividade (AMO). Estes últimos são compostos por
amidoaminas ou poliaminas de alto peso molecular, e devem ser adicionados
em pequena quantidade (entre 0,1 e 0,5% da massa do ligante).
2.8.6 Resistência ao Choque e Esmagamento
O ensaio de resistência ao choque tem o propósito de dar uma série de
golpes com um soquete-padrão no agregado, que foi colocado dentro de um
cilindro (aparelho Treton), e logo após mede-se a perda de peso depois de ser
realizado o impacto (PINTO...et al., 2015, p.131).
Já no ensaio de esmagamento, o autor supracitado comenta que é
realizada a compressão com uma carga de 40 tf, para determinar a sua
resistência, nela é distribuída igualmente entre os agregados dentro de um
cilindro, que possui uma razão de tonelada-força/minuto.
39
3. MATERIAIS E MÉTODOS
Para elaboração deste trabalho, primeiramente, foram realizadas
abordagens bibliográficas sobre o histórico da pavimentação, conceito de
pavimentos rígido e flexível, e definição do pavimento asfáltico. Na sequência,
são definidas as principais misturas betuminosas a quente. Por fim, são
descritos os materiais betuminosos e pétreos, com ênfase nas propriedades e
nos ensaios de controle tecnológico dos cimentos asfálticos e dos agregados
graúdos.
Na segunda parte, é fornecida a caracterização de cada material
obtido nas pedreiras e dos cimentos asfálticos, isoladamente. Na sequência, por
meio da aplicação do ensaio de adesividade (norma DNER-ME 078/94),
determinaram-se os prováveis graus de interação, com o intuito de aproximar-se
da real execução da camada asfáltica.
Por fim, na quarta parte do trabalho, são apresentados os resultados
de adesividade, verificando em quais parâmetros as amostras atenderam de
forma satisfatória quanto à interação, os fatores de caracterização de cada
material que influenciaram no grau adesivo apresentado, e as relações com as
misturas asfálticas descritas na primeira parte com os arranjos realizados.
Logo, é possível observar o quanto é necessário atentar-se à escolha
de agregados graúdos, nos seus aspectos funcional e estrutural, além da
interação com os ligantes na fabricação de misturas asfálticas e aplicação em
pavimentos.
Diante disso, foi sugerida a realização de um estudo dos materiais para
misturas betuminosas a quente, objetivando caracterizar os materiais conforme
os critérios normativos dos órgãos que regulam as obras rodoviárias no Estado
do Paraná (DER/PR e DNIT). Na sequência, analisar o comportamento adesivo
dos agregados graúdos com os devidos cimentos asfálticos, sem a adição de
“dope”, classificando-o como satisfatório ou não satisfatório.
40
3.1. LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
O presente estudo é voltado à região da futura duplicação da Rodovia
PR-092 (Rodovia dos Minérios), entre os municípios de Curitiba e Almirante
Tamandaré. As figuras 3.1 e 3.2 apresentam a localização geográfica da região:
FIGURA 3.1 – LOCALIZAÇÃO DA REGIÃO METROPOLITANA DE
CURITIBA NO BRASIL E NO ESTADO DO PARANÁ
FONTE: PEREIRA (2014)
FIGURA 3.2 – REGIÃO METROPOLITANA DE CURITIBA (DESTAQUE
PARA ALMIRANTE TAMANDARÉ E RIO BRANCO DO SUL)
FONTE: CURITIBA CONVENTION & VISITORS BUREAL (2017)
O trecho da PR-092 em estudo inicia no trevo da PR-418 (Contorno Norte
41
de Curitiba), com término no perímetro urbano de Almirante Tamandaré, numa
extensão de 4,6 km, conforme ilustrado na figura 3.3. Este é o trecho que
compreenderá a primeira fase da duplicação da rodovia, de acordo com a Casa
Civil do Estado do Paraná (2016).
FIGURA 3.3 – TRECHO EM ESTUDO DA RODOVIA PR-092 (RODOVIA DOS
MINÉRIOS) – CURITIBA / ALMIRANTE TAMANDARÉ
FONTE: Adaptado do Google Earth ®
Os lotes de cimentos asfálticos, cujas amostras foram retiradas para os
ensaios de laboratório, foram fabricados e distribuídos no mês de maio de 2017
pela empresa CBB Asfaltos, localizada no bairro Cidade Industrial, município de
Curitiba.
Quanto aos agregados, foram retiradas amostras de pedreiras de
Almirante Tamandaré e Rio Branco do Sul. Para os ensaios de caracterização,
foram utilizadas as instalações do Laboratório Central do DER/PR, localizado no
bairro Tarumã, também no município de Curitiba.
42
FIGURA 3.4 – LABORATÓRIOS PARA OS ENSAIOS COM CIMENTOS
ASFÁLTICOS E AGREGADOS (ESQ.: CBB ASFALTOS; DIR.: DER/PR)
FONTE: os próprios autores.
3.2. CARACTERIZAÇÃO GEOLÓGICA REGIONAL
Os municípios de Almirante Tamandaré e Rio Branco do sul estão
localizados, em grande parte, sobre a formação do Supergrupo Açungui,
constituída por “rochas metassedimentares e meta vulcânica”. As maiores
ocorrências são os quartzitos, os mármores dolomíticos, e os calcários calcíticos
e dolomíticos. A região próxima à divisa com Curitiba está sobre o Complexo
Atuba, este formado por “gnaisses migmatíticos” (MINEROPAR, 2006).
A figura 3.5 detalha as unidades litoestatigráficas encontradas na região
de Curitiba, com destaque para os dois grupos presentes em Almirante
Tamandaré:
43
FIGURA 3.5 – REGIÃO DE CURITIBA: UNIDADES
LITOESTATIGRÁFICAS
FONTE: PEREIRA apud SILVA (2014, p.14).
3.3. PEDREIRAS SELECIONADAS
Foram selecionadas amostras de agregados graúdos de cinco pedreiras,
sendo três mais próximas do trecho em estudo, em Almirante Tamandaré, e
duas no município de Rio Branco do Sul. Uma das empresas mineradoras tem
participação como parceira na duplicação da Rodovia dos Minérios (SEIL, 2013).
Coincidentemente, as pedreiras analisadas possuem material de origem
calcária. Como o trabalho foi delimitado à região descrita no item 3.1, não serão
abordados materiais que não pertençam aos municípios supracitados. No
entanto, para estudos posteriores dos agregados para referida duplicação, não
devem ser desprezadas demais rochas que sejam técnica e economicamente
viáveis ao empreendimento.
As origens das amostras foram enumeradas conforme a lista abaixo:
Almirante
Tamandaré
44
a) P1 : Votorantim: Mina Saivá – Rio Branco do Sul
b) P2 : Mineração Cavassin – Almirante Tamandaré;
c) P3 : Mineração Terra Rica – Almirante Tamandaré;
d) P4 : CMX Mineração – Rio Branco do Sul;
e) P5 : Granisul Ind. e Com. de Minérios – Almirante Tamandaré.
3.4. MATERIAIS
3.4.1. Agregados Graúdos
Foram colhidas amostras de PEDRA BRITADA, com diâmetro máximo
entre 19 e 9,5 mm, graduação conhecida comercialmente como BRITA Nº 1.
Foram obtidas amostras de peso mínimo de 50 kg (DNER-PRO 120/97) de brita
nº1, com diâmetros entre 19,0 e 9,5mm. A escolha desta granulometria
comercial se dá por ela pertencer à faixa específica para agregado graúdo das
misturas asfálticas usinadas citadas no item 2.3 do presente trabalho.
A relação abaixo apresenta os agregados de cada pedreira em estudo:
a) P1 : Votorantim: Mina Saivá
➢ Material: Pedra Brita nº 1 Calcítica Cinza Escura;
b) P2 : Mineração Cavassin
➢ Material: Pedra Brita nº1 Dolomítica Amarela Clara;
c) P3 : Mineração Terra Rica
➢ Material: Pedra Brita nº 1 Dolomítica Cinza;
d) P4 : CMX Mineração
➢ Material: Pedra Brita nº1 Calcítica Cinza;
e) P5 : Granisul Indústria e Comércio de Minérios
➢ Material: Pedra Brita nº1 Dolomítica Branca.
3.4.2. Coleta e Redução das Amostras
Foram utilizados os seguintes materiais, ferramentas e equipamentos
para a realização da coleta e amostragem:
45
➢ Pá de bico com Cabo de Eucalipto 120cm - Tramontina;
➢ Encerado de Lona 2,00 x 3,00 m – Nautika;
➢ Sacos plásticos reforçados para material pesado;
➢ Etiquetas para identificação das amostras;
➢ Balança de Pesagem 900i – Toledo do Brasil;
➢ Balança capacidade 20kg sensível a 0,5g – Bel Engineering.
3.4.3. Secagem e Peneiramento das Amostras
Foram utilizados os seguintes materiais, ferramentas e equipamentos
para a realização da secagem e do peneiramento do material colhido em campo:
➢ Estufa de secagem – Fabbe;
➢ Agitador de Peneiras – SoilTest;
➢ Peneiras de malhas quadradas, aberturas de 19, 12,7 e 9,5mm
- SoilTest;
➢ Cartuchos plásticos reforçados pequenos para material após o
peneiramento;
➢ Etiquetas para identificação das amostras e suas graduações;
➢ Pá côncava e reta pequena em alumínio;
➢ Dosador de agregados em alumínio;
➢ Bandejas retangulares em aço inoxidável tamanho grande;
➢ Balança capacidade 20kg sensível a 0,5g – Bel Engineering.
3.4.4. Ensaio de Índice de Forma
Foram utilizados os seguintes materiais, ferramentas e equipamentos
para a realização do ensaio de índice de forma:
➢ Peneiras com crivos de abertura circular com diâmetros 19, 16,
12,7 e 9,5mm com suporte para peneiramento – SoilTest;
➢ Conjunto de crivos redutores com aberturas de 9,5, 8,0, 6,3, 5,3
e 4,2mm e suporte de peneiramento – SoilTest;
➢ Dosador de agregados em alumínio;
46
➢ Balança capacidade 20kg sensível a 0,5g – Bel Engineering;
➢ Bandejas retangulares em aço inoxidável, em tamanhos médio
e pequeno.
3.4.5. Ensaio de Abrasão “Los Angeles”
Foram utilizados os seguintes materiais, ferramentas e equipamentos
para a realização do ensaio de abrasão “Los Angeles”:
➢ Cartuchos de plástico reforçado para amostras;
➢ Bandejas retangulares em aço inoxidável tamanho médio;
➢ Peneira de malha quadrada abertura de 1,7mm – SoilTest;
➢ Dosador de agregados em alumínio;
➢ 11 (onze) esferas 420g cada em carbono combinado 2,5%;
➢ Pá de cabo curto em alumínio;
➢ Máquina “Los Angeles” – SoloTest;
➢ Estufa de secagem – Fabbe;
➢ Balança capacidade 20kg sensível a 0,5g – Bel Engineering.
3.4.6. Ensaio de Durabilidade
Para a execução dos ensaios de durabilidade em sulfato, foram utilizados
os seguintes materiais, ferramentas e equipamentos:
➢ Peneira de malha quadrada abertura de 8,0mm – SoilTest;
➢ Peneira de malha quadrada abertura de 4,8mm – SoilTest
➢ Cesto cilíndrico de tela metálica de abertura 4,8mm, altura
20cm e diâmetro 20cm – SoloTest;
➢ Dosador de agregados em alumínio;
➢ Tanque com solução saturada de sulfato de sódio decaidratado
(Na2SO4 . 10H2O);
➢ Balança de precisão capacidade 1kg, sensível a 0,1g – Marte;
➢ Bandejas retangulares em alumínio tamanho médio;
➢ Balança capacidade 20kg sensível a 0,5g – Bel Engineering;
47
➢ Estufa de Secagem – Fabbe.
3.4.7. Cimentos Asfálticos
Foram utilizados para o presente estudo os seguintes tipos de cimentos
asfálticos de petróleo:
➢ CAP 30/45 – Fabricado na Refinaria de Paulínia (Replan) -
Petrobras;
➢ CAP 50/70 – Fabricado na Refinaria de Araucária (Repar) -
Petrobras;
➢ CAP 50/70 Modificado por Pó de Pneus Inservíveis – CBB
Asfaltos;
3.4.8. Ensaio de Adesividade
Foram utilizados os seguintes materiais, ferramentas e equipamentos
para a realização do ensaio de adesividade agregado-ligante:
➢ Cartuchos de plástico reforçado para amostras;
➢ Bandejas retangulares em aço inoxidável tamanho médio;
➢ Peneira de malha quadrada abertura de 0,075mm – SoloTest;
➢ Fonte de calor por chama em bico de Bunsen;
➢ Recipiente de ferro fundido para mistura dos ligantes com os
agregados;
➢ Espátula de aço inoxidável – Tramontina;
➢ Pá de cabo curto em alumínio;
➢ Máquina “Los Angeles” – SoloTest;
➢ 2 (duas) estufas de secagem – Quimis;
➢ 1 (uma) estufa de secagem – Fabbe;
➢ Peças de porcelanato com superfície lisa – Itagrês;
➢ Silicone em gel para aplicação na superfície de porcelato;
➢ 5 (cinco) béqueres 250ml – Phox;
➢ 10 (dez) béqueres 1000ml – Phox;
➢ Balanças com capacidade 20kg sensível a 0,1g – Marte;
48
3.5. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS
Para a execução de algumas atividades e ensaios, vez-se necessário a
utilização de equipamentos e seus componentes, apresentados nas figuras 3.6 a
3.11.
FIGURA 3.6 – BALANÇAS COM PRECISÃO DE 0,5g (ESQ.) E 0,1g
(DIR.)
FONTE: os próprios autores.
FIGURA 3.7 – ESTUFAS DE SECAGEM QUIMIS (ESQ.) E FABBE (DIR.)
FONTE: os próprios autores.
49
FIGURA 3.8 – DOSADOR, PÁ E BANDEJA RETANGULAR(ESQ.) E CRONÔMETRO
(DIR.)
FONTE: os próprios autores.
FIGURA 3.9 – EQUIPAMENTO COM CRIVOS PARA ÍNDICE DE FORMA
FONTE: os próprios autores.
50
FIGURA 3.10 – MÁQUINA LOS ANGELES PARA ENSAIO DE ABRASÃO
FONTE: os próprios autores.
FIGURA 3.11 – PENEIRA PARA ENSAIO DE ABRASÃO (ESQ.) E AMOSTRAS EM
SOLUÇÃO DE SULFATO DE SÓDIO (DIR.)
FONTE: os próprios autores.
51
3.6. MÉTODOS
3.6.1. Agregados Graúdos
A respeito dos parâmetros tecnológicos, os agregados amostrados foram
submetidos a ensaios de caracterização no Laboratório Central do
Departamento de Estradas de Rodagem (DER/PR), passando pelos
procedimentos e ensaios de:
➢ Redução das Amostras pelo Quarteamento (DNER-PRO 199/96);
➢ Limpeza dos Agregados (DNER-ME 054/97);
➢ Índice de Forma (DNER-ME 086/94);
➢ Abrasão “Los Angeles” (DNER-ME 035/98);
➢ Durabilidade à Solução de Sulfato (DNER-ME 089/94).
A tabela 3.1 apresenta os critérios de aceitabilidade dos agregados
graúdos para aplicação em misturas asfálticas a quente, conforme as normas do
DNIT e DER/PR:
TABELA 3.1 – CRITÉRIOS DE ACEITABILIDADE DE AGREGADOS
GRAÚDOS PARA MISTURAS ASFÁLTICAS A QUENTE
FONTE: DNIT-ME 031/2006; DER/PR ES-P 21, 22 E 28/2005.
Primeiramente, deu-se prioridade aos ensaios de alteração restritamente
física sobre as amostras de agregados. Iniciou-se pelo ensaio de ÍNDICE DE
FORMA, conforme a norma DNER-ME 086/94. Fez-se a redução da amostra por
quarteamento, até que restasse a quantidade necessária para o ensaio.
52
Conforme a graduação indicada pela norma supracitada na tabela única,
foi adotada a graduação tipo “C”, que relaciona os agregados entre 19 e 9,5 mm
(caso da brita nº 1).
FIGURA 3.12 – GRADUAÇÕES PARA ENSAIO DE ÍNDICE DE FORMA
FONTE: DNER-ME 086/1994
Foram realizados os ensaios com um total de 6000 g de agregado graúdo
com as amostras de cada pedreira e, por fim, realizou-se o cálculo do índice de
forma de acordo com a norma estabelecida.
Na sequência, as amostras restantes foram novamente quarteadas, e
foram colhidos 5.000g de brita por amostra, para o ensaio de desgaste por
abrasão “Los Angeles”. A quantidade obedece à graduação tipo “B” (equivalente
à brita nº 1) indicada na DNER-ME 035/98, norma esta que também define para
a graduação o número de 500 rotações do tambor. São inseridas no tambor de
abrasão 11 esferas, que são cargas abrasivas, junto à amostra em análise.
53
TABELA 3.2 – ORIENTAÇÕES PARA O ENSAIO DE ABRASÃO “LOS
ANGELES” - GRADUAÇÃO TIPO “B”
FONTE: ADAPTADO DA DNER-ME 035/98.
Finalmente, após novo processo de redução amostral, foram colhidos
1000g de brita por pedreira para o ensaio de durabilidade pelo emprego de
solução de sulfato de sódio. A quantidade é indicada no item 5.3.c (graduação
da brita nº 1) da norma DNER-ME 035/98, ou seja, foi misturado no cesto
cilíndrico metálico 670g de material entre 19 e 12,7mm com 330g de brita entre
12,7 e 9,5mm.
Ainda pela norma do antigo DNER, para a graduação referente à brita nº
1, deve ser utilizada para a análise quantitativa das perdas a peneira com
abertura de 8,0 mm. Os agregados que passarem nesta peneira e ficarem
retidos em 4,8 mm são referentes a tal perda.
FIGURA 3.13 – GRADUAÇÃO PARA O ENSAIO DE DURABILIDADE EM
SOLUÇÃO DE SULFATO
FONTE: DNER-ME 089/94.
54
3.6.2. Caracterização dos Cimentos Asfálticos
Os tipos de cimentos asfálticos utilizados para os estudos de adesividade
são definidos pela penetração, e são: CAP 30/45, CAP 50/70 e Asfalto
Modificado por Borracha de Pneu, chamado para o estudo de “AB”. Para
utilização em obras rodoviárias, estes devem atender a DNIT 095/2006-EM, e
devem seguir os valores especificados na Tabela 3.3.
TABELA 3.3 – ESPECIFICAÇÕES DOS CIMENTOS ASFÁLTICOS DE
PETRÓLEO (CAP) – CLASSIFICAÇÃO POR PENETRAÇÃO
FONTE: DNIT 095/2006-ME.
O primeiro ligante mencionado foi produzido pela REPLAN, da Petrobras,
localizada em Paulínia (São Paulo). O asfalto 50/70 teve origem na REPAR,
também da Petrobras, localizada em Araucária (região de Curitiba). O último
representa a classe dos modificados, e sua fabricação é feita pela CBB Asfaltos
55
a partir do CAP 50/70.
Todos os ligantes foram produzidos na fábrica da CBB Asfaltos, conforme
a data apresentada nos certificados de análises (Anexo 1). Vale destacar os
seguintes ensaios para os cimentos asfálticos:
➢ Ponto de Amolecimento (NBR 6560);
➢ Penetração, 100g, 25ºC, 0,1mm (NBR 6576);
➢ Recuperação Elástica (NBR 15086);
➢ Viscosidade Brookfield (NBR 15529);
➢ Ponto de Fulgor (NBR 11341);
➢ Separação de Fase (NBR 15166);
➢ Massa Específica a 25ºC (NBR 6296);
➢ Variação de Massa Após Envelhecimento (NBR 15235);
➢ Teor de Negro de Fumo no Pó de Pneu (ASTM D5805).
Todas as amostras de cimentos asfálticos foram submetidas aos ensaios
exigidos a sua utilização para fins de pavimentação, de acordo com as normas
da ASTM, ANP, ABNT e DNIT.
3.6.3. Ensaios de Adesividade
Finalmente, foram realizados os ensaios de adesividade entre agregado
graúdo e ligante, conforme a ordem indicada na tabela 3.1, e de acordo com a
norma DNER-ME 078/94, utilizado pela CBB Asfaltos e aprovado por suas
principais clientes, a maioria concessionárias de rodovias paranaenses.
56
FIGURA 3.14 – ENSAIOS DE ADESIVIDADE REALIZADOS
FONTE: os próprios autores.
As normas para misturas asfálticas a quente, tanto do DNIT quanto do
DER/PR, permitem a utilização de melhorador de adesividade (dope), quando
não há boa aderência entre agregado e ligante. Para que seja dispensado o
dope, a película betuminosa sobre o agregado não deve sofrer nenhum
deslocamento ao final do ensaio.
Caso haja parcial ou total deslocamento do ligante, será necessária a
aplicação do melhorador de adesividade, em quantidade a ser definida no
projeto de pavimentação, ou seja, após a etapa de estudos preliminares.
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1. CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS
Primeiramente, deu-se prioridade aos ensaios de alteração somente física
sobre as amostras de agregados. Iniciou-se pelo ensaio de ÍNDICE DE FORMA,
conforme a norma DNER-ME 086/94. Foram realizados os ensaios com um total
de 6.000 g de agregado graúdo com as amostras de cada pedreira e, por fim,
realizou-se o cálculo do índice de forma de acordo com a fórmula apresentada
na figura seguinte:
57
FIGURA 4.1– CÁLCULO DO ÍNDICE DE FORMA
FONTE: DNER-ME 086/1994.
Nas células com preenchimento em laranja estão os dados de entrada,
obtidos diretamente no ensaio de índice de forma. As células em verde estão os
valores de P1 e P2 e, por fim, as células preenchidas com amarelo estão os
resultados finais do índice de forma (f). A amostra que apresentar f maior que
0,50 estará de acordo com os critérios de aceitabilidade para misturas asfálticas.
TABELA 4.1 – ÍNDICE DE FORMA: RESULTADOS DAS AMOSTRAS
FONTE: os próprios autores.
Conforme os valores da Tabela 4.1, todas as amostras ultrapassaram o
índice de forma mínimo de 0,50, ou seja, os materiais pétreos analisados
58
possuem maior quantidade de grãos cúbicos, e podem ser utilizados em
misturas asfálticas usinadas a quente.
A amostra que apresentou mais grãos de formato lamelar foi o da pedreira
P2 (Mina Cavassin), com f igual a 0,75. Apesar de atendido o critério do índice
de forma, observou-se muitos grãos com formas irregulares, não condizentes
com a geometria desejável para utilização em revestimentos.
A mina cuja amostra obteve maior valor para o índice de forma foi a P5
(Mina Granisul), com f igual a 0,93. Em análise visual da amostra, foi verificada
uma baixa porção de grãos lamelares, comprovando-se por meio do ensaio de
índice de forma que tal julgamento inicial procedia.
O segundo ensaio realizado para as amostras de agregados foi o de
desgaste por ABRASÃO “LOS ANGELES”, conforme a norma DNER-ME
035/98, com a graduação tipo “B”, e utilizando total de 5.000 g de brita por
amostra de cada pedreira, com carga abrasiva de 11 esferas de 420g cada.
Finalmente, foram calculados os desgastes por abrasão de acordo com a
fórmula abaixo:
FIGURA 4.2 – CÁLCULO DO DESGASTE POR ABRASÃO “LOS ANGELES”
FONTE: DNER-ME 035/98.
Nas células em laranja estão as massas de agregados inseridas na
máquina do ensaio. As células em verde mostram o resultado exato do
desgaste, e as células preenchidas com amarelo constam os resultados de
aceitabilidade. O desgaste máximo considerado para aprovação da amostra é de
40%, sendo este o valor mais conservador, da norma de misturas asfálticas
abertas (MAUQ – DER/PR ES-P 22/05).
59
TABELA 4.2 – ABRASÃO “LOS ANGELES”: RESULTADOS DAS AMOSTRAS
FONTE: os próprios autores.
Conforme os valores da Tabela 4.2, todas as amostras apresentaram
desgaste abaixo de 40%, ou seja, cada um dos materiais analisados pode ser
utilizado para misturas asfálticas, pelo critério da abrasão e desgaste.
A amostra com maior resistência à abrasão foi a P1 (Votorantim - Mina
Saivá), com perdas de apenas 16,98%, enquanto a de maior desgaste foi a
amostra da pedreira P2 (Mina Cavassin), com 26,94%. Mesmo assim, a brita P2
pode ser utilizada inclusive para a Camada Porosa de Atrito, que exige um
desgaste máximo de 30%. Com isso, conclui-se que nenhuma das amostras
apresentou perdas aquém do limite de norma.
O último ensaio realizado para as amostras de agregados foi o que
determina a DURABILIDADE em solução de Sulfato de Sódio (DNER-ME
089/94), por cinco ciclos de imersão e secagem (DER-PR ES-P 21, 22 e 28/05).
Foram utilizados de cada pedreira 1.000g de brita entre as peneiras de 19 mm e
9,5 mm. Por fim, foi calculada a razão entre a diferença de massa inicial e final
pela massa final, conforme a fórmula indicada abaixo:
FIGURA 4.3 – CÁLCULO DAS PERDAS APÓS IMERSÃO EM SULFATO
FONTE: DNER-ME 089/94.
60
Nas células em laranja estão as massas de agregados imersas na
solução de sulfato. As células em verde mostram o resultado exato da perda na
peneira de 8mm, e as células preenchidas com amarelo constam os resultados
de aceitabilidade. A perda máxima considerada para aprovação da amostra é de
12%, sendo este o valor o mesmo para todas as misturas asfálticas.
Na Tabela 4.3, a parcela [M1 – M2] é chamada de M5, e é referente à
massa de agregados que ultrapassa a peneira estipulada para a graduação em
estudo, conforme o item 7.3 da norma para este ensaio. Pelo tamanho dos grãos
da amostra (19mm e 9,5mm), foi utilizado para cálculo da massa M5 a peneira
de malha quadrada de abertura 8mm.
TABELA 4.3 – DURABILIDADE: RESULTADOS DAS AMOSTRAS
FONTE: os próprios autores.
Conforme os valores da Tabela 4.3, todas as amostras apresentaram
durabilidade aceitável, ou seja, com perdas abaixo de 12%. Cada um dos
materiais analisados pode ser utilizado para misturas asfálticas, pelo critério da
durabilidade em solução de sulfato.
A amostra com maior durabilidade foi a P1 (Votorantim - Mina Saivá), com
perdas de apenas 0,38%, enquanto a de maior perda foi a amostra da pedreira
P2 (Mina Cavassin), com 1,86%. Com isso, tem-se que nenhuma das amostras
apresentou perdas acima do limite de norma.
61
4.2. RESUMO COMPARATIVO DOS AGREGADOS
Obtidos os resultados de caracterização das britas, verifica-se que todas
as amostras atendem os critérios de aceitabilidade para utilização em misturas
asfálticas. Para se comparar cada um dos resultados e enfatizar a tendência dos
valores de cada mina amostrada, foi dada uma nota em função destes
resultados para cada ensaio realizado.
Como todas as amostras atenderam os critérios estabelecidos, foram
adotados as seguintes notas de satisfação. A nota 1 é a mais baixa, e
representa um BOM resultado, dada à amostra com valor mais próximo ao limite
de aceitabilidade. A nota 2 é intermediária, e avalia a amostra com ÓTIMA
satisfação, que representa as amostras com valores entre os mais afastados e
os mais próximos ao limite indicado para o ensaio.
Por fim, a nota 3 é aplicada à amostra que apresentou EXCELENTE
resultado, que foi dado à amostra mais satisfatória para o ensaio relacionado.
Foram utilizadas como referência as tabelas de resultados do item 4.1 do
presente trabalho.
A Tabela 4.4 apresenta as notas de cada pedreira, conforme os critério
explicados no parágrafo acima, e uma coluna resultante, com a média
arredondada para baixo dos valores de cada mina.
TABELA 4.4 – RESUMO COMPARATIVO DOS RESULTADOS DE
CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS
FONTE: os próprios autores.
62
É possível verificar que as amostras de quatro pedreiras atingiram a
ÓTIMA satisfação (Nota 2), com destaque às minas P1 (Saivá) , P4 (CMX
Mineração) e P5 (Mina Granisul). Estas foram excelentes em pelo menos um
dos ensaios submetidos. A brita da Mina Granisul apresentou melhor índice de
forma, o agregado da Mina da CMX Mineração obteve o menor desgaste por
abrasão e, por fim, a Mina Saivá apresentou menor perda pelo sulfato de sódio.
Os resultados da Mina Cavassin foram os piores, se relacionados às
demais pedreiras. Para todos os ensaios de caracterização, a pedreira P2
obteve resultado BOM (Nota 1). Portanto, indica-se a utilização dos materiais
que apresentaram ÓTIMA satisfação.
4.3. VERIFICAÇÃO DOS CIMENTOS ASFÁLTICOS
Previamente à realização dos ensaios de adesividade entre agregado
graúdo e cimento asfáltico, devem ser verificadas as especificações dos ligantes
a serem utilizados. Os valores dos ensaios dos materiais asfálticos constam no
Anexo 1 do presente trabalho, e estão de acordo com os critérios da norma
DNIT 095/2006-EM, apresentados na Tabela 4.5, 4.6 e 4.7
63
TABELA 4.5 – ESPECIFICAÇÕES CAP 30/45
FONTE: PETROBRÁS, 2017
TABELA 4.6 – ESPECIFICAÇÕES CAP 50/70
FONTE: PETROBRÁS, 2017
64
TABELA 4.7 – ESPECIFICAÇÕES ASFALTO MODIFICADO POR BORRACHA
FONTE: CBB ASFALTOS, 2017
4.4. ENSAIOS DE ADESIVIDADE
Os ensaios de adesividade foram realizados conforme a norma DNER-ME
078/94 com as amostras de agregados P1, P2, P3, P4 e P5, combinadas aos
cimentos asfálticos CAP 30/45, CAP 50/70 e CAP 50/70 Modificado com
Borracha de Pneu (AB) , este último com 1% de dope (melhorador de
adesividade).
Cada conjunto foi analisado de forma tátil-visual, sob dois aspectos
principais: i) potencial adesivo entre a brita e o ligante; e ii) espessura da película
de ligante sobre o agregado. Quando verificado a adesividade, classificou-se
como ruim quando a película sobre a brita é quase inexistente ou insignificante,
e como ótima no caso de a película envolver por completo toda a amostra.
Quanto à verificação da espessura da película, as amostras foram
classificadas como ruim quando espessura foi inexistente ou muito fina sobre a
amostra, e como ótima no caso de uma película com espessura considerável
sobre a brita.
65
A Tabela 4.8 apresenta os resultados das análises de adesividade.
TABELA 4.8 – ADESIVIDADE: RESULTADOS DAS AMOSTRAS
FONTE: os próprios autores.
Verificou-se que para os agregados de composição calcítica (P1 e P4)
houve uma melhor adesividade com os ligantes, em especial com o Asfalto
Borracha (AB). Prova disso que, na análise visual, as únicas combinações
totalmente satisfatórias foram P1 com AB e P4 com AB.
As britas dolomíticas (P2, P3 e P5) apresentaram aderência ruim e, em
alguns casos, a película esteve regular, porém nas arestas dos agregados foi
notória a falta do ligante cobrindo-as. Quanto aos cimentos asfálticos, os ligantes
convencionais apresentaram aderência ruim para o CAP 50/70, e para o CAP
30/45 uma adesividade regular a boa.
O Asfalto Modificado com Borracha de Pneu, denominado pela CBB
Asfaltos como “Tyreflex AB8”, é comercializado com proporção de dope de 1%,
o que melhorou a interação com os agregados de forma geral. No item 4.3.1 são
apresentadas as imagens das amostras dos ensaios de adesividade, analisadas
visualmente e classificadas de maneira qualitativa.
66
4.4.1 Imagens das Amostras de Adesividade
FIGURA 4.4 – AMOSTRAS COM CAP 30/45
AMOSTRA P1 AMOSTRA P2
AMOSTRA P3 AMOSTRA P4
AMOSTRA P5
67
FONTE: os próprios autores.
FIGURA 4.5 – AMOSTRAS COM CAP 50/70
AMOSTRA P1 AMOSTRA P2
AMOSTRA P3 AMOSTRA P4
AMOSTRA P5
FONTE: os próprios autores.
68
FIGURA 4.6 – AMOSTRAS COM ASFÁLTO MODIFICADO POR BORRACHA
DE PNEUS (AB)
AMOSTRA P1 AMOSTRA P2
AMOSTRA P3 AMOSTRA P4
AMOSTRA P5
FONTE: os próprios autores.
69
5. CONCLUSÃO
Segundo as análises realizadas no presente trabalho, todos os agregados
estudados, pertencentes à região da Rodovia dos Minérios, foram aprovados
nos critérios de caracterização, quanto à utilização nas misturas betuminosas
citadas no referencial teórico. Estes materiais atenderam aos requisitos de
índice de forma, abrasão “Los Angeles” e sanidade em solução de sulfato.
Da mesma forma os cimentos asfálticos aplicados junto aos agregados,
no ensaio de adesividade, também atenderam as especificações para uso em
misturas usinadas a quente. Quanto ao ensaio de adesividade, as amostras com
o ligante CAP 50/70 mostraram-se não satisfatórios, visto que houve baixa
aderência aos agregados e uma fina película asfáltica.
Nas amostras com CAP 30/45 houve boa aderência aos agregados,
porém constatou-se uma película delgada, e certo desgaste nas arestas dos
materiais pétreos. Para as amostras com asfalto modificado por borracha, esta
apresentou melhor adesividade e maior espessura da película asfáltica em
relação aos demais ligantes.
Por fim, a respeito dos agregados, os que apresentaram melhor interação
com os ligantes asfálticos foram os das pedreiras P1 (SAIVÁ) e P4 (CMX),
especialmente com o asfalto modificado por borracha. Sendo assim, é
tecnicamente viável utilizar agregados próprios da região, mantendo-se o
cuidado para com as propriedades adesivas adequadas dos materiais a seram
aplicados na duplicação do trecho indicado da Rodovia dos Minérios.
70
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